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摘要：在建筑结构设计和建设过程中，设计人员都需要对建筑的布局、具体的施工方案以及建筑竣工之后的验收环节进行把控。结构工程师要兼顾建筑的功能性、安全性、经济性，合理布置结构方案并持续优化，才能做出科学的结构设计。基于此，本文就按建筑设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用進行分析与研究。
关键词：建筑；结构设计；优化方法；应用
中图分类号：TU318文献标识码： A
引言
随着建筑行业迅速发展，土地价格也不断增长，为房地产开发带来巨大的压力和挑战。随着生活水平的不断提高，人们对居住条件和环境要求也在不断提高，这使房地产开发商要采取更合理的方式来满足市场需求。如何有效降低工程造价是每个开发企业面临的重要问题。为了达到安全经济的原则，就需要在建筑结构设计中，采取优化设计技术，利用有限的空间和资源，发挥最大的效用，做到工程的安全性、经济性、实用性和科学性。
一、建筑结构设计优化方法
在建设过程中，要把结构设计和建筑创作合理结合起来，实现安全、实用、舒适、美观以及经济的效果。优化设计技术主要体现在建筑工程整体和分部结构的优化设计。建筑工程结构的优化设计内容主要包括地基基础、建筑结构体系、围护结构以及结构细部的优化设计，具体体现在选型、布置、受力分析等内容。在进行建筑结构设计过程中，要根据平面布置要求，尽量缩小刚度和质量的差异，减弱水平荷载对建筑物的扭转作用；在建筑物竖直方向上要避开刚度突变，减少应力集中等不利情况。
（一）结构优化技术模型
在通常情况下，建筑结构优化设计模型主要包括以下内容：第一要选择合适的变量。主要确定对设计影响比较大的参数；比如目标控制参数和约束控制参数。在建筑结构优化设计中，要根据结构整体性和局部性的要求来选择预定参数，这样就会在一定程度上减少设计及计算的工作量。第二还要确定目标函数，利用计算程序的试算结果，并结合目标函数找到满足条件的最优解。第三要确定合适的约束条件。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常极限状态下的弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
（二）要优化设计计算方案
建筑结构优化设计属于多变量和多约束的非线性问题，因此，要根据可靠的结构优化模型和优化设计计算方法，选择多种结构体系进行比较。在计算过程中，先要对建筑进行综合考虑，然后才对算出的结果进行严谨的分析比较，最终确定最优化的设计方案。因此，在设计过程中，需要处理好技术和经济相互之间的关系，做到技术先进基础上的经济合理，实现建筑结构使用的安全、经济和美观。
二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
将建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，不仅能够降低工程投入成本，同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置，体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说，建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。
（一）前期设计环节
房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将建筑结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。
（二）抗震概念设计
在房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将建筑结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。例如：若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。
（三）下部地基基础优化设计
地基基础的优化设计不仅可提高整个建筑的稳定性，还可能直接影响整个工程的总造价。因此，在建筑设计中要根据上部建筑的结构体系及建筑场地的关系，选择科学合理的方案。若场地条件满足天然基础要求，往往首选天然基础，因为造价要相对低一些。若要选择桩基，需根据现场地质条件、水文环境以及施工条件选择合适的桩基类型，最大限度地降低工程造价和投资。因为在实际施工过程中，桩端持力层深度决定着灌注桩桩长及基础施工工期。所以要对方案进行比较，尽量做到科学合理，经济可行。在遇到有溶洞的建筑场地时，应探明溶洞分布情况、大小及溶洞深度，根据溶洞上部土层情况选择方案。若溶洞比较稳定，且溶洞上部土层可以作为基础持力层，应选上部土层作为基础持力层，尽量避开处理溶洞。有时还要比较溶洞处理和减少上部建筑重量对投资的影响，两者需要择优选择。
（四）对建筑主体上部结构进行的科学性优化。
房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。例如剪力墙结构体系：整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得采用过大的剪力墙。
（五）结构优化与建筑优化保持协调。
对于结构的设计要保证建筑的整体结构与整体平面紧密配合，这样能实现建筑本身的美观与结构的相应合理性的效果。对于建筑系统来讲要保证简洁，墙体与支柱不能有错位的现象，高度要与截面的面积相通。在楼体设计时，自身受力较多的转角区域，要选择高强建材做为承重的材料，从而能够更好地降低自重。对于整体来讲要保证重心、刚心、质心三者正确交叠，防止扭转的状况出现。
结束语
建筑结构的优化设计在目前我国的建筑设计行业中有着极大的发展前景和良好的应用价值。将这种优化模式充分地应用在建筑结构设计中，可以在建筑土地价格飞涨的今天，以最低的建设成本实现建设单位对建筑结构的要求。在建筑结构优化设计中，可以有效地控制建筑物的工程造价，使得房屋的建设成本实现最大经济化。设计人员可以通过合理的结构设计，使得房屋结构在整体上达到安全、舒适和经济的目的。这种建筑结构优化模式，不仅为建设单位带来了比较客观的经济利益，还能够为广大住户提供更多的户型选择，进而有效地节约了建筑用地，值得广大设计人员进一步地创新与实践。
参考文献：
[1]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居(下旬刊),2013,10:18-19.
[2]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播,2010,19:139+132.
[3]辛海虹.结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程,2010,27:121.
[4]郑智垚,乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2011,04:98.
[5]陈俊.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技致富向导,2013,02:172.
关键词：建筑；结构设计；优化方法；应用
中图分类号：TU318文献标识码： A
引言
随着建筑行业迅速发展，土地价格也不断增长，为房地产开发带来巨大的压力和挑战。随着生活水平的不断提高，人们对居住条件和环境要求也在不断提高，这使房地产开发商要采取更合理的方式来满足市场需求。如何有效降低工程造价是每个开发企业面临的重要问题。为了达到安全经济的原则，就需要在建筑结构设计中，采取优化设计技术，利用有限的空间和资源，发挥最大的效用，做到工程的安全性、经济性、实用性和科学性。
一、建筑结构设计优化方法
在建设过程中，要把结构设计和建筑创作合理结合起来，实现安全、实用、舒适、美观以及经济的效果。优化设计技术主要体现在建筑工程整体和分部结构的优化设计。建筑工程结构的优化设计内容主要包括地基基础、建筑结构体系、围护结构以及结构细部的优化设计，具体体现在选型、布置、受力分析等内容。在进行建筑结构设计过程中，要根据平面布置要求，尽量缩小刚度和质量的差异，减弱水平荷载对建筑物的扭转作用；在建筑物竖直方向上要避开刚度突变，减少应力集中等不利情况。
（一）结构优化技术模型
在通常情况下，建筑结构优化设计模型主要包括以下内容：第一要选择合适的变量。主要确定对设计影响比较大的参数；比如目标控制参数和约束控制参数。在建筑结构优化设计中，要根据结构整体性和局部性的要求来选择预定参数，这样就会在一定程度上减少设计及计算的工作量。第二还要确定目标函数，利用计算程序的试算结果，并结合目标函数找到满足条件的最优解。第三要确定合适的约束条件。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常极限状态下的弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
（二）要优化设计计算方案
建筑结构优化设计属于多变量和多约束的非线性问题，因此，要根据可靠的结构优化模型和优化设计计算方法，选择多种结构体系进行比较。在计算过程中，先要对建筑进行综合考虑，然后才对算出的结果进行严谨的分析比较，最终确定最优化的设计方案。因此，在设计过程中，需要处理好技术和经济相互之间的关系，做到技术先进基础上的经济合理，实现建筑结构使用的安全、经济和美观。
二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
将建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，不仅能够降低工程投入成本，同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置，体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说，建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。
（一）前期设计环节
房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将建筑结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。
（二）抗震概念设计
在房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将建筑结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。例如：若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。
（三）下部地基基础优化设计
地基基础的优化设计不仅可提高整个建筑的稳定性，还可能直接影响整个工程的总造价。因此，在建筑设计中要根据上部建筑的结构体系及建筑场地的关系，选择科学合理的方案。若场地条件满足天然基础要求，往往首选天然基础，因为造价要相对低一些。若要选择桩基，需根据现场地质条件、水文环境以及施工条件选择合适的桩基类型，最大限度地降低工程造价和投资。因为在实际施工过程中，桩端持力层深度决定着灌注桩桩长及基础施工工期。所以要对方案进行比较，尽量做到科学合理，经济可行。在遇到有溶洞的建筑场地时，应探明溶洞分布情况、大小及溶洞深度，根据溶洞上部土层情况选择方案。若溶洞比较稳定，且溶洞上部土层可以作为基础持力层，应选上部土层作为基础持力层，尽量避开处理溶洞。有时还要比较溶洞处理和减少上部建筑重量对投资的影响，两者需要择优选择。
（四）对建筑主体上部结构进行的科学性优化。
房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。例如剪力墙结构体系：整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得采用过大的剪力墙。
（五）结构优化与建筑优化保持协调。
对于结构的设计要保证建筑的整体结构与整体平面紧密配合，这样能实现建筑本身的美观与结构的相应合理性的效果。对于建筑系统来讲要保证简洁，墙体与支柱不能有错位的现象，高度要与截面的面积相通。在楼体设计时，自身受力较多的转角区域，要选择高强建材做为承重的材料，从而能够更好地降低自重。对于整体来讲要保证重心、刚心、质心三者正确交叠，防止扭转的状况出现。
结束语
建筑结构的优化设计在目前我国的建筑设计行业中有着极大的发展前景和良好的应用价值。将这种优化模式充分地应用在建筑结构设计中，可以在建筑土地价格飞涨的今天，以最低的建设成本实现建设单位对建筑结构的要求。在建筑结构优化设计中，可以有效地控制建筑物的工程造价，使得房屋的建设成本实现最大经济化。设计人员可以通过合理的结构设计，使得房屋结构在整体上达到安全、舒适和经济的目的。这种建筑结构优化模式，不仅为建设单位带来了比较客观的经济利益，还能够为广大住户提供更多的户型选择，进而有效地节约了建筑用地，值得广大设计人员进一步地创新与实践。
参考文献：
[1]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居(下旬刊),2013,10:18-19.
[2]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播,2010,19:139+132.
[3]辛海虹.结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程,2010,27:121.
[4]郑智垚,乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2011,04:98.
[5]陈俊.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技致富向导,2013,02:172.