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摘要：现阶段建筑行业的发展又迎来新的增长机遇，随着用户的需求不断增加，建筑的成本也会水涨船高。人们一般通过优化结构设计技术来加强房屋结构设计，从而实现资源最大化利用，让更多的建筑得到市场的青睐。本文首先探讨了建筑结构设计的优化方法，构建模型后讨论运算方案，并分析了结构设计优化技术的实践应用，同时阐述了结构设计优化的意义。
关键词：结构设计；优化设计技术；房屋结构设计
多年来，建筑市场始终处于异常红火的发展境况中。不断扩张的建筑市场让建筑所用土地价格不断上涨，这对开发商的建筑成本控制产生了严重的影响。与此同时，建筑用户对各种居所环境及条件的需求不断增加，也让开发商在如何提高品质降低工程造价方面大动脑筋。人们纷纷想到最合理的解决办法，就是不断利用结构优化设计技术来完善房屋结构设计，使得各种资源实现最大化利用，从而让整个房屋结构建设实现经济适用的目标。
1建筑结构设计的优化方法
一处建筑的建设成功，代表着此建筑在内在结构与外在美化方面的设计得到了最优处理，两者相互协调配合才产生了更多赏心悦目的结果。通常，建筑行业要求其结构设计要充分体现安全性、经济型、适用性、美观性以及利于施工的效果。提倡优化设计技术方法在建筑结构设计中的应用，不仅能够房屋外形美观、造型独特的美观，也能够确保建筑结构的安全可靠、经济合理。建筑结构的设计优化方法主要体现在工程分部结构与工程总体结构的优化设计方面。对工程分部结构优化设计而言，主要可拆分为基础结构、屋盖系统、围护结构、结构细部的设计优化方案，在设计中要重点考虑不同部位的受力分析、结构规格及样式的选型、相对位置的摆放、造价分析等要素。还应结合到具体的施工过程，以实际要求为基础，明确房屋建筑的所产生的综合经济效益，并确定为实现效益所划分的目标。建筑结构设计的前提是首先要明确设计意图，对于整个平面设计的理念融会贯通后对应完成平面布置，要细致地完善整个工程刚度与质量差异，并将建筑物受水平荷载影响所产生的扭转效果大大降低。同时要注意在建筑结构的竖直方向，应杜绝转换层应用以防出现应力集中现象。通常讨论建筑结构设计的优化方法，需要明确具体的设计模型与运算方案。
（1）结构优化设计模型
要实现结构方面的设计优化，应当细致分析各种设计变量，对其中影响效果较为明显的变量作为主要参数来搭建数学模型，设出相对应的函数关系式，并通过科学方法求出最优解。首先，选择设计变量。一般上选择对设计结果影响较大的参数作为设计变量，以重要程度来衡量并合理区分各种参数；将对设计影响程度不明显的参数确定为预定参数，合理降低整个模型函数的运算量。其次，确定目标函数。总结出相对应的函数模型后，这个函数就能找到相对应的满足条件的最优解，并不断确定有关约束条件。对于房屋建筑结构而言，整个设计过程的可靠度所需要的约束条件，主要涉及应力作用力、裂缝宽度、结构强度、结构尺寸、极限弹性约束、弹塑性约束、可靠指标及确定性指标等不同的约束。
（2）结构优化运算方案
结构优化设计需要涉及诸多变量，这些变量以及约束条件都属于数学运算中的非线性优化问题。对于结构优化运算方案的设定，还需要将具有约束限制性质的条件转变为无约束条件，这就需要用到更多的运算方法，诸如Powell、拉氏乘子法、符合型法等。运算方案一旦完成设定，继而对函数实施必要的运算程序编制后，就能够更好地完成最终的结果优化。
2结构设计优化技术的实践应用
结构设计的优化设计方法常常为了在不改变适用性能的前提下完成对控制工程造价的目的。对于房屋结构的设计而言，优化设计技术的应用可以出现在整个工程的整体设计、前期设计、旧体改造、抗震设计等不同环节，从而创造更加可观的经济效益。在房屋结构设计中应用优化设计技术应该注意几点：
（1）整体设计优化需注重结合工程实际
无论是结构设计的哪一阶段方案都应能直接体现房屋建筑的投资规模与建设进度。很多时候，设计优化方案的制定并没有结合现场情况。特别是对于前期方案的确定来说，建筑师在前期的方案制定阶段往往没有参与到实际工程现场中，很多设计也就无法更有效更合理地体现建筑结果，对于建筑设计的结果而言也可能产生不利的效果，甚至结构设计以及施工的难度，也容易抬升整个建筑工程投资造价。正确的做法就是应该在整个工程制定相关方案的时候就能够将结构优化设计部分参与进来，从而同时对不同类别的建筑进行再确定，详细落实合理结构后形成更加良好的设计方案。
（2）加强对概念设计以及细部结构设计的优化
结构设计中的概念设计与细部结构设计具有重要地位。前者往往是在未明确具体数量的情况下开展的设计，如对地震设防烈度的考量，正是因为无法对其实现确定的量化操作，使得理论运算结果可能与现实有不小误差，所以坚持用概念设计手段来设计，将其中得到的数据仅作为一种对比式的参与依据，在后期的不断调整修正中得到了最好的设计效果。细部结构设计的优化也对整个房屋建筑的结构产生了一定的影响。如对房屋现浇板中出现的异形板，其拐角施工区域可能出现裂缝，也可直接划出矩形板。应该注重对此部位的钢筋配用选择，选择价格差不多的I级钢和冷轧带肋钢，在极限抗拉力方面的差距还是较为明显的。如考虑塑性要求后，可直接选择冷轧带肋钢筋作为现浇板钢筋来受力。
（3）重点突出对房屋建筑整体布局与局部结构的阶段性设计优化。
不同的房屋建筑，往往会有意在设计和施工中突出不同的结构特点，如此可直观体现出房屋结构的层次感与复杂性。对层次感的优化而言，主要就是对整体构造的设计、安装或结构体系等方面的优化，这些大的体系下又可细化分解为各项独立的小单元，设计师对这些小单元的设计关注与方案解决将体现设计师的个人能力。若设计师足够出色创新，则会主动破除各种旧有体系，主动施加建筑结构的叠加设计。而对复杂性而言，房屋建筑结构设计优化中所要关注的因素确属复杂，既有建筑材料的选择，又有不同零部件的筛选，这些环节都会房屋结构优化产生了积极的影响，对材料、零部件的选择受到设计师设计优化的思维影响，而且还必须要综合考虑工期进度限制去进行相应方案的阶段性调整，可推进工程的顺利开展，延长房屋使用年限，为企业谋得更大的经济效益。
（4）房屋结构优化设计应先构建房屋上部结构模型
房屋结构设计优化中，需要系统性地设置合理的剪力墙，综合考虑各项结构质量，特别是关注房屋建筑不同楼层的平面刚度中心点或重心所在，降低因气候条件等带来的不利影响。在整个工程的建设过程中必然需要综合考虑实际情况，合理控制房屋结构中的剪力墙数量，严格确保整个工程质量标准化。需要注意，在结构设计优化中，剪力墙中的暗柱应由钢材打造，可降低钢筋用量，合理优化建筑施工成本。
（5）房屋结构设计优化可用于排水系统优化
大多数的房屋建筑结构设计都要考虑美观效果以及应用合理性，所以在建筑整体结构的平面结构设计中，一要体现美观简洁，二是保证墙体支柱不会出现错位。结构的拐角位置容易因受力增多而后压严重，需采用高强建筑材料承接重压，还可减轻自重。房屋结构设计将体现更多的重心、刚心和质心，运用于排水系统的设计优化也同样适用，必然需要综合考虑机械设备荷载能力与荷载强度。因此，排水系统应置于地下室，留有足够尺寸与深度的管道，缩减水平管线，并通过穿墙管道以加固方式稳固，确保排水系统管道网络与房屋结构的协调性，不会随意增加管道绕梁概率。
3房屋结构中加强设计优化的意义
（1）进一步降低房屋建筑工程的总造价
建筑结构的优化设计，与高低楼宇的楼层有一定关系。多层与高层住宅楼宇相比，后者的层数多导致整体建筑总面积加大，但是相比而言，单位建筑面积上的土地面积相应变小，如此算来便降低了用地成本。当然，楼层增多，导致楼宇总高在增加，楼宇的间距也在拉大，对于占用土地的成本节约又需要重新计算了。在屋盖部分的设计中，通常单栋楼对应一个屋盖，这一项内容并不会随着层数加大而改变，这样就能直接标下出其综合成本在下降。而对于楼宇的地基部分而言，整体楼层的增加，地基所承受的荷载也在增加，只有相应地将基础占地扩张才能保障上层建筑的有序扩容，所有在单位面积上所产生的造价也会出现一定的下降，当然这样的降幅不会如同房盖一般明显。
②进一步提高房屋建筑结构的经济性
随着房屋建筑的层高加大，各墙体整体的面积体积也随之增加，对于房屋结构的自重来说也在相应增加，如此就为各支撑柱体与地基基础带来了更大的承载力考验。在配套设施方面，水电气等各类管线的铺设会愈发延长。从这点看，若适当降低楼层设计，则所有的结果都会是相反的效果，材料得到节约，并且楼宇的稳定性得到更好的保障。随着楼宇总高变小，建筑间距进一步缩小，各类用地也将得到节约。对于同面积的建筑出现不同平面形状后，将直接反映各外墙长的差异。这些形状若趋于圆形或方形，则周长最小，各砌体装饰等也会相应降低。建筑的力学性能提高的同时也增加了经济性能。
结束语
结构设计优化技术在房屋建筑结构设计中的应用，能够有效降低建筑工程造价，合理利用各种材料，从而实现建筑的美观实用。若不断加强设计优化力度，无疑能够帮助建筑施工获得更加满意的结果，为建筑商带来更大效益，推动建筑市场的可持续发展。
参考文献
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