[建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用]房屋建筑结构设计
关键词：建筑结构设计 优化方法 房屋结构设计
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
建筑是一项关于凝固的艺术，一个建筑要达到精美的效果，设计师需要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。为实现在有限的空间、有限的资源的情况下，发挥出最大效果，最终达到经济化、实用性和适用性的良好目标，在房屋结构设计中，要采取适用、经济、安全、便于施工和美观这五种效果措施。而在房屋结构设计中，应用建筑结构优化设计方法可以满足这一要求，保证建筑美观、造型优美，同时又能够便于房屋的施工，使房屋安全、经济、适用，从而真正成为“经济适用”房。
一、结构设计优化方法的理论基础
在进行工程项目和结构设计的过程中，需要考虑的因素很多，最终目的是要在保证设计对象基本适用功能和安全可靠性的情况下，把设计对象设计到最好的程度。这就涉及到工程和结构最优化的问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，搜索到能够满足预定目标的、最令人满意的方案。
从建筑理论上分析结构设计优化方法可以得知，结构设计优化方法主要体现在两个方面，其一是房屋工程部分结构的优化设计，其二是房屋工程结构总体的优化设计。后者的优化设计包括 ：屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。穿插其中的 ，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目 ，在实施过程中 ，应遵循一定的原则，结合具体工程的实际情况，从实际出发，围绕房屋建筑的综合经济效益目标进行结构优化设计。
在设计安全被保证的情况下，建筑师应开拓创新，挑战新的结构形式。在建筑结构设计的过程中，建筑师的设计意图应能够得到基本满足，应设置尽量符合规则的平面布局，使其对称；同时缩小质量中心和刚度中心的差异，使建筑物在水平荷载作用下不致于产生太大的扭转效应。在竖直方向的布置上，应确保在满足功能要求的情况下，尽最大可能贯通竖向的承重构件；为使结构分析和设计上的难度不致于太大，减少不必要的经济浪费，使应力分散，转化层应尽可能少地使用；竖直方向的刚度要渐变，而不要突变，如若不然，在水平荷载作用下，突变处会产生严重的应力集中现象，这是非常不利于结构抵抗水平动力荷载的。
二、结构设计优化技术的意义所在
在房屋结构设计中运用建筑结构设计可以起到非常好的效果，这不仅可以使房屋看起来更加美观，用起来更加实在，而且也能够节省大量的造价，起到良好的效果。几乎每一个建筑商都希望，在建筑结构的长远效益得到满足的情况下，应尽可能地降低建筑结构的近期投资，与此同时，保障建筑物结构的可靠性和科学性。只有这样，才能顺利实现可持续发展，得到更多、更大的经济效益。
采用设计优化的方法与采用传统房屋结构设计方法相比优点是十分明显的，它可以使建筑工程造价得到大幅度降低，降幅达到35%。要实现优化方法的技术性问题，材料的性能要合理利用起来，争取协调好建筑结构内部的各单元，达到建筑规范所规定的安全水平。同时，优化方法的技术性实现还可以合理决策建筑整体性方案设计，它可以有效实现建筑设计的经济化、实用性和适用性的良好目标。
三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤
（一）结构优化模型
房屋结构整体优化设计方法分以按 3 个步骤进行。首先 ，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量 ，如目标控制参数（结构造价 C1 和损失期望 C2）和约束控制参数（结构的可靠度 PS）；而将那些对设计要求来讲 ，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数 ，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量 ；其次 ，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率 ，从而使总费用最小 ；第三 ，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件 ，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中 ，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程 ，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较 ，保证各约束条件都符合现行规范的要求 ，以实现最优设计。
（二）设定优化设计计算方案
房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，一般情况下，在计算过程中，应转化问题求解，即将有约束优化问题转化为无约束问题。可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。
（三）进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
（四）结果分析
对计算结果进行分析 ，确定最优设计方案。
在上述步骤的执行过程中，涉及的问题包括多个方面，所以要全方位、多角度地考虑。这主要是因为建设投资这项工程的耗资非常大，涉及到的情况非常多，所以，总法则和考虑必须综合进行，不能片面地追求资金的节约而不顾设计的优化作用。技术与经济之间存在一对矛盾，要能够正确处理，因为它是控制投资中至关重要的环节。因此，在设计中片面强调经济节约是不正确的，应满足技术上的相应要求，使项目达到相应的功能倾向，与此同时，要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。
总而言之，建筑结构优化设计方法的研究涉及面广泛，具有十分复杂的特点，是一项综合决策问题。适用、经济、安全、便于施工和美观是建筑工程设计优化追求的五种效果，而这五个方面的侧重点各不相同，相互之间又存在一些矛盾的地方，一个优秀设计的出现往往是这五个方面的最佳结合。所以，在进行建筑设计的实践过程中，应加强实践探索，降低经济成本，以达到经济效益的最大化，从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的情况下合理进行结构设计。
参考文献：
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作者简介：牛海燕(1971.7--)，性别，女,民族，汉,籍贯:河北省昌黎县，大学本科，工程师，研究方向：结构；从事的工作:工业与民用建筑设计。
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[建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用]房屋建筑结构设计
答：从建筑理论上分析结构设计优化方法可以得知,结构设计优化方法主要体现在两个方面,其一是房屋工程部分结构的优化设计,其二是房屋工程结构总体的优化设计。后者的优化设计包括 :屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。穿插其中的 ,还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目 ,在实施过程...
浅谈建筑结构优化在房屋结构设计的应用?
答：优化方法主要有：第一，房屋的采光是非常重要的，为了使房屋的结构设计全面吸收到阳光和采暖，首先要做到对实际地理环境、气候条件、城市规划进行核查，在了解其现状情况后对其决定房屋的朝向，既保障了房屋能得到优质的采光，还形成了良好的通风系统；第二，为保持房屋外形设计的美观度，尽量避免房屋与寒风形...
房屋建筑结构设计的应用优化技术?
答：目标函数是我们应用优化技术的第二个环节，是高效完成房屋建筑结构设计的重要步骤。一般是根据房屋的具体特点和建筑单位的具体要求，设计合理的函数，通过数据的代入以及分析，最终得出最佳的结果。2.3分析约束因素 设计完目标函数，房屋建筑结构设计单位还应根据建筑的具体特点，分析影响施工过程的约束因素，包...
房屋结构设计中建筑结构设计优化策略?
答：和陈旧房屋结构设计比较，结构优化设计方法的优势在于：①确保房屋建筑构造的安全性；②科学协调房屋建筑构造内部的全部单位；③科学运用材料的功能；④使工程造价降低6%～35%。在房屋结构设计中，经过使用建筑构造设计优化技术，能够在完成建筑的美学价值、现实应用价值与经济价值的同时，保护施工现场和四周的生...
建筑结构设计优化方法及应用分析?
答：根据作者的实际工程经验，在房屋建筑中优化的设计方法主要包括以下几个方面：1.1分解优化的方法 需要将建筑结构设计分解为两步走的战略，第一步是将小的结构问题进行优化处理，做到细节上的完善；第二步是采用综合循环的优化方法。1.2优化使用年限与建筑寿命 要重视对房屋整体使用年限的优化，建筑设计的每...
优化方法下建筑结构?
答：2．1X地区住宅建筑工程情况 这栋住宅整体高度为32层，整体上使用的是钢结构框架剪力墙的形式。结合实际情况和现场建筑的情况进行分析，这栋建筑使用了结构优化的设计方案，对传统的建筑结构设计模式进行了改进和创新，在建造的时候主要以人力施工为主，以计算机设计为辅助方式，对各个施工时间段的设计进行了...
房屋建筑结构的优化技术探讨?
答：1建筑结构设计优化方法房屋建筑结构优化设计一般包含屋基结构优化、护栏结构优化、房顶结构优化和细致结构优化等设计工作。对房屋结构的优化设计需要结合实际条件,再整体分析考虑,以达到设计的功能需求。然后通过合理设置建筑的平面布局,来缩小建筑中心和刚度之间的差距,将承载的力度均匀分配。另外,房屋建筑结构设计优化技术也...
房屋建筑结构设计如何应用优化技术探讨?
答：房屋结构设计在建筑行业中有着举足轻重的地位，这是一项责任重大的项目，结构设计的好坏是会直接影响到建筑设计的实用性和经济性，所以企业公司应该找到合理的方案是房屋设计得到最大限度地优化。1房屋建筑结构设计中优化设计简介 1.1房屋建筑结构设计的背景与意义 随着人口的不断增加，用地紧张的问题越来越...
住宅建筑结构优化的设计?
答：一、住宅建筑结构设计优化的方法 住宅建筑结构设计优化是要通过对拟建住宅进行模型的优化、计算方法的优化、并在计算和模拟的基础上制定有效的结构方案，再进行验证。1.结构优化模型的建立 在进行结构优化设计的过程中首要的问题是要根据实际的结构特性设定成为相关的结构设计参数，主要的有目标控制参数和约束...
房屋建筑结构设计优化技术措施?
答：建筑结构设计优化方法有着较为明显的特征,首先在艺术审美的角度设计理念包括有;设计学、艺术学以及审美学等等诸多的学科的优化设计,而在优化方法中也有着比较明显的美观性。而在另外一个方面则应该以建筑的特点而进行优化设计,将现代建筑的实用性表现出来,其可以在居住环境中给使用者带来一定舒适的服务,同时也有着一定...
