高崇淇
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摘要：在房屋建筑结构设计中，安全性、施工便利性、经济性、实用性以及美观性，是需要重点考虑的五个问题。基于此，在设计建筑结构时，有必要对建筑结构进行优化，以使建筑结构合理、安全可靠。本文主要探讨建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用。
关键词:房屋结构设计；建筑结构设计；优化方法
引言
房屋建筑是人们生产和生活的重要场所，其结构设计工作受到普遍关注。因而，若对房屋建筑结构进行设计优化并加以应用，可有效提升其设计质量，进一步满足人们的生活和生产需求，这同时也是当前所有的房屋建筑结构设计单位需要重点考虑的问题。本文根据房屋建筑工程的特点，从其与经济效益之间的关系出发，结合工程结构设计实践，探讨房屋建筑结构设计优化相关方法，同时基于某一实际工程案例，浅析房屋建筑结构设计优化的实际应用，以验证结构设计优化的实践效果，体现房屋建筑结构设计优化方法及其应用的实际价值。
1建筑结构设计优化的重要意义
1.1结构设计优化有利于提高材料的有效利用率
对于我国这样的发展中国家而言，建筑结构设计优化的主要目的就是以最少的资金建设出最好的建筑。站在优化设计的层面来看，结构性能最佳的方案并非一定是材料利用率最高的方案，这就要求设计者在开展设计工作的时候必须注重对结构材料的充分利用，与此同时，还要加强对各类新型建筑材料的应用，如钢管混凝土结构、预应力混凝土结构等。其中，钢管混凝土结构是在薄壁圆形钢管中填入混凝土的一种全新结构形式，其可将两类材料有机结合起来，通过填入的混凝土来提高钢管壁本身的稳定性水平，同时，还可利用钢管对核心混凝土产生的作用，使其处于三向受压状态，进而增强其抗变形能力以及抗压强度。与普通的钢结构相比，钢管混凝土结构在承载力和自重基本一致的情况下，可节省约50%的钢材，同时还可简化焊接工序，有效降低焊接工作量。相较于普通混凝土而言，钢管混凝土在确保钢材使用量相近以及承载性能一致的基础上，可减少大约50%的构件截面面积，相应的材料用量也可节省一半左右。事实证明，对房屋建筑结构设计的优化，可显著提升材料的利用率，使工程成本得到有效控制。
1.2结构设计优化有利于提高建筑结构的经济性
建筑的层高越高，其墙体面积和柱体积也会相应地增加，进而致使结构的自重增大，各类水电管线也会加长。反之，若层高较低，便可大大节省材料，同时也能增强建筑的抗震性能，与此同时，建筑的总高度也会随之下降，两栋建筑之间的日照距离也会因此而缩短，这就间接节省了用地面积。在建筑面积相同的条件下，若选择圆形或接近于方形的平面形状，建筑外墙的周长系数相对来说较小，与此同时，建筑基础以及内外表面装修也会随之减少，这样就能有效提高建筑的经济性能。从以往的工程实践中可以看出，采用结构优化设计方法可使建筑工程的总造价降低6%-30%，从而使整个建筑工程的经济效益更为可观。
2建筑结构设计优化方法应该坚持的原则
2.1功能性
房屋建筑不仅要满足人类的居住需求，还需要具备其他的功能。现代社会人们的物质文化水平不断地提升，对于住宅的居住要求也在不断地提升，所以在建筑结构设计当中满足功能性要求也是基本原则之一，这样才能够为用户提供更加良好的居住体验。
2.2经济性
建筑结构设计涉及的内容是非常多的，设计活动、施工活动都需要相应地原料以及技术组成，所以对建筑结构设计方法进行优化，可以在很大程度上减少浪费，节约成本。在物质生活水平提升的同时，房屋建筑施工的成本也在提高，在设计施工中很容易因为成本问题产生矛盾，无法很好地满足项目所需的各种条件，所以工程项目的设计人员必须对经济问题多加考虑，在保证安全的基础上管控成本，对资金支出问题进行严格地控制，做好预算规划等，这样才能够保证整个工程项目的如期进行。
3建筑结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用
3.1进行对房屋整体结构的优化设计
在设计和优化建筑结构时，设计师需要建立一个数学模型，具体是指把影响结构设计效果和作用的元素作为设计的变量元素，通常情况下这些元素主要有：结构安全稳定度、结构的造价、应力约束和弹性约束等等。其次，还应该确立房屋整体模型的控制参数和目标，通过确定其房屋结构的约束条件，得出综合计算出的最优结果。通俗的说，就是把建筑结构设计的影响元素进行组合从而代入到设计好的模式和函数当中来，运用数学知识方法来评比出最优的结构，这样的方法既科学又方便。在这个过程中，可能会涉及到计算量比较大的数学知识，如拉式乘法等。这便对设计师提出了更高要求，需要其根据优化结构模式，综合考虑其计算方法和变量来设计程序，从而通过这些步骤的计算和验证，逐步找出其设计中不够科学、不够完善的地方。这样就可以及时发现问题，然后进行进一步的改进计划，以达到整體结构的完整性。
3.2寿命与分段的优化
对于建筑工程来讲，建筑使用寿命是保证整体效益的最好证明，在建筑结构设计中，各环节都有不同的设计方法提高建筑使用寿命，通过对设计、施工的多方面考虑，选择合理的设计方案能够保证结构设计的优化和完善。在这种环境下，设计人员应该从不同阶段人手，了解结构的特点和性质，选取科学优化方法，保证建筑使用寿命的延长，这样不仅有助于工程质量的提高，还能够促进企业经济效益、社会效益的全面发展。
3.3建筑地下基础结构的优化设计
基础设计是结构设计的重要组成部分，作为建筑基础环节，设计人员应该根据现场条件选择合适的解决方案。比如：根据建筑所在地的实际情况选择桩基类型，尽可能的降低成本费用，通过对桩端支护厚度合理的选择桩长，制定出多种优化方案展开对比，选择最佳设计。又比如：在建筑结构设计中原本采用桩筏基基礎，通过对其进行优化设计，桩筏基础更改为桩基础，在满足质量要求的基础上，降低施工难度和成本费用。在这部分优化的时候，设计人员必须展开准确的计算，能够对总体沉降和不均匀沉降加以分析。根据实际情况，为了满足地质条件、沉降条件、地基承载力等要求，选择经济性更高的桩基础，节省了施工时间和成本费用，是一个不错的选择。
3.4信息技术的优化设计
为了实现对房屋结构的优化实际，在现代化的建筑工程技术中使用了大量的信息技术。随着信息技术的不断完善与发展，其对于整个社会的影响力比较大，尤其是建筑工程的设计工作中。信息技术的应用会涉及到很多参数定义的计算机软件，这些软件的使用，能够提高对建筑施工材料的优化配备，使用尽量少的施工材料没完成建筑结构的最佳优化设计，从而实现节约、优化的设计目标。现如今我国信息技术在建筑工程设计中的使用已经非常的普遍，并且这一技术的使用大大的提高了工作的效率。如果想实现结构的设计对各个构件强度的优化，可以对构建中的刚才了进行合理的调整。从而实现质量与造价之间的权衡。
4结束语
建筑结构设计的环节，主要是使用科学、合理的结构设计优化，让建筑物在外观和造型上有所提升，同时让建筑结构的性能大幅提高，不但可以将施工材料进行节省，还能让施工的成本有所降低。进行建筑物结构设计过程中，采取优化设计要使用相应的策略，确保建筑物的功能，同时也让建筑物在各项指标上都符合设计的标准和需求，让建筑物的安全和稳定性有所提高。
参考文献:
[1]结构设计优化在建筑设计中的应用探索构架[J].叶丽娟.建筑技术开发.2019(22)
[2]建筑结构设计优化方法及应用解析[J].梅文龙.河南建材.2018(05)