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建筑结构设计优化方法及应用解析刘宾

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：刘宾

[导读] 摘要：优化房屋的结构设计十分重要，而优化设计的基本原则就是要保证房屋的安全性、经济性、美观性以及适用性，还要保证施工能够采用更加方便的技术。

        身份证号：13032419900927****
        摘要：优化房屋的结构设计十分重要，而优化设计的基本原则就是要保证房屋的安全性、经济性、美观性以及适用性，还要保证施工能够采用更加方便的技术。只有在保证以上条件的情况下，对房屋结构进行有效的设计，才能够充分发挥优化设计的作用。本文首先分析建筑结构设计优化应用到房屋结构设计中的关键点，然后详细阐述建筑结构设计优化应用到房屋结构设计中的具体措施，以期为相关单位和个人提供有用的参考。
        关键词：建筑结构；优化设计；房屋结构；具体措施
        1引言
        在设计建筑物的结构时不仅要保证建筑稳定性和安全性，还要保证建筑的外形美观和舒适度，这就需要对建筑结构的设计方案进行优化，在保证建筑物基本性能的情况下，使其能够更好地实现经济利益。这就需要设计人员可以在实践中不断探索，找到更好的优化措施，从而提升房屋的设计水平，保证房屋的质量，为人们提供更加安全、舒适的房屋。
        2建筑结构设计优化的重要性
        对于高层建筑项目，建筑物的安全性和稳定性是设计者必须考虑的两个关键点。同时，为了满足建筑功能和建筑美学的需要，设计师还需要优化和创新传统的设计理念和设计方法。通过整合当前先进技术和设计理念，设计方法的优化和创新需要以确保项目的质量和安全为基础。新材料的应用和设计优化的新工艺实现了提高结构设计优化水平的目标。此外，相关的数据调查结果表明，在优化住房结构设计后，房屋的总体成本可降低10％至20％，从而为企业带来更大的利益。
        3建筑结构设计优化的组成部分
        3.1计算方案必须合理
        房屋结构优化工作需要面对各种错综复杂的问题，例如变量较多、约束范围广、非线性问题等，在设计优化过程中需要将各种约束优化问题转化成为非约束性问题进行解决。
        3.2建筑结构优化模型
        3.2.1合理选择设计变量
        房屋建筑结构设计中存在极多变量，受到各种变量的影响，房屋结构的稳定性和质量会受到较大的影响，形如结构要求、局部要求这类的参数变量需要当作预定参数进行处理。
        3.2.2确定目标函数
        在设计房屋结构的过程中需要确定目标函数，确定方式可以采用符合预定条件的一组几何形状来进行设计，从而有效降低建筑结构设计的成本。
        3.2.3确定约束条件
        约束条件的确定有利于房屋结构设计的优化，约束范围应当涵盖建筑结构的所有状态，因此约束范围应当是从正常使用状态下的弹性结合力到最终状态下的弹塑性结合力。为了保证优化后的建筑结构能够有实际效应，需要将实际约束与目标约束进行对比，从而保证房屋结构的约束符合标准要求，从而实现房屋结构的最优化设计。
        3.3结果分析
        系统分析计算方案的结果，以确定最佳设计结果。因为建筑投资涉及的方面比较复杂，所以必须将其视为一个整体。
        4建筑结构设计优化应用到房屋结构设计中关键点
        4.1确定最优方法和程序
        由于在优化设计房屋建筑结构的过程中，会涉及很多的设计条件以及复杂的变量计算的问题，因此，设计人员在开展演算时，就需要选择最有针对性的计算方法，要将运算简便化。尤其是在验算有附加条件的问题时，去除附加条件能够更快、更好地获得计算结果，降低设计人员的工作强度。这就需要选择有着完整的功能和用途，并且能够高效运转的设计程序，需要设计人员能够选择最优的设计程序，从而更好地开展房屋结构的优化工作。

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        4.2结构模型设计
        在设计房屋结构时，通常都会设计出相应的房屋模型，而在设计模型时，通常都会分成三个步骤进行设计。第一个步骤是选择变量。基本上每一个建筑工程项目都会涉及大量的数值，这些数值通常都是设计人员用于定稿重要参照值，而一些较少考虑因素以及变化幅度不大的数值对设计人员的参考作用更为巨大，这些数值能够有效降低设计人员的工作难度，能够更好地选择设计方案，从而有效优化房屋结构设计。第二个步骤是确定函数。在对房屋进行设计时，通常都要事先设定钢筋的尺寸以及房屋横截面的尺寸。设计人员就要从其中相似的函数，准确获取符合设定值的函数，从而有效地进行分析，就能够极大地降低工程成本。第三个步骤是衡量条件。衡量条件就是设计人员根据实际施工情况以及工程的目的，从而分析出各种约束条件，从而能够保证工程符合相关的要求，通常这些条件中包含结构的刚性、房屋尺寸以及架构稳定性等。
        5建筑结构设计优化应用到房屋结构设计中的具体措施
        5.1完善设计理念
        开展对房屋结构进行优化设计的工作时，设计人员需要充分考虑在施工过程中，可能会对房屋造成影响的内部以及外部等各种环境影响因素，完善对房屋结构的设计计划。通常情况下，对房屋制定设计方案的重要依据就是结构的可靠度，然而结构的可靠度很容易受到多种因素的限制和影响，从而造成设计工作的工作量大幅上升。依靠拉氏乘子等有关的操作方法，能有效的转化其中的各种数据，从而有效转化实际设计设计中会涉及各种约束性因素，将其变为非约束性因素，这样可以有效提升设计方案的工作效率。同时，由于房屋的建筑材料以及数据参数有着多变的特性，特别是在分析房屋的受力过程中，需要不停地变换各种建筑材料以及设计参数，因此需要设计人员能够结合遇到的种种情况，采取有针对性的处理措施。并且设计人员要根据房屋的实际情况，全方位、多角度地进行分析，比如房屋的安全性能、外观、成本支出以及使用功能等多个方面。因此，设计人员还要积极采用有针对性的方法进行设计。
        5.2优化设计地基的基础
        地基是房屋的基础，对房屋建筑有着至关重要的作用，特别是地基的设计，将会直接决定的房屋的形态以及功能。在房屋的形态和功能各有差异的情况下，对地基的要求也会发生不同的变化，并且地基的稳定性将会直接影响到房屋的安全性。因此，设计人员在对地基进行设计时，就要全方位、立体化地对地基进行有效的控制，要保证地基设计的科学性和合理性，才能够最大限度地保证房屋的安全性。例如，如果房屋的地基是桩基项目，就要充分掌握桩基的桩身高度以及直径，从而有效地对房屋的基础构造进行合理的优化，确定房屋的建设成本，采用有针对性的施工技术，对基础机构进行有效的确定，为房屋打下坚实的基础。
        5.3优化设计房屋的细节
        “细节决定成败”，在优化设计房屋结构时，设计人员要特别注意优化细节的处理。比如，在设计空调板时，设计人员要保证空调板的合理性，要方便安装人员进行安装，避免其处于危险之中，还要方便对空调机的维修；对阳台高度的设计，要充分考虑到房屋的用途进行设计，如果是居民楼，就要充分考虑小孩子的身高，要将其设计到1.2米以上为好，避免低龄幼儿出现危险。在房屋结构的设计中有着很多相似的小细节，这就需要设计人员能够重视到这些小细节，而不是图省事，要认识到自身工作的重要性。特别是必要的情况下，设计人员还有必要到施工现场进行实地勘察，保证设计的质量。
        6结束语
        随着我国社会经济的迅猛发展，我国人民的物质生活水平相比过去也有了很大的提高，这就促使人们对居住和生活的环境有了更高层次的要求。在对房屋结构进行设计时，就要积极的应用建筑结构优化设计的方法，使房屋不仅能够提升房屋的舒适度，更好满足人们居住需求，还可以在保证房屋基本性能和质量安全的情况，降低建设成本。这就需要应用先进技术对房屋结构进行设计，促进建筑结构优化技术的发展。
        参考文献
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        [4]王林林.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].低碳世界,2017(22):207-208.