魏 萌 臧晓洁
北方工程设计研究院有限公司 河北 石家庄 050000
摘要：房屋建筑结构对建筑整体的安全性和使用质量具有关键影响，因此设计人员要对房屋建筑结构设计工作进行不断完善，促进房屋质量的提升和建筑业的发展。本文对房屋建筑结构设计的优化方法以及具体的应用方式进行了研究，以供参考。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化；应用
1房屋建筑结构设计优化必要性
1.1优化的特点
对房屋建筑结构的设计不断进行调整优化要从建筑整体的功能出发，系统性较强，同时，在优化过程中又要兼顾各种功能和要求，所以优化过程也极为复杂。通过对结构设计进行优化，保证建筑内部的各结构能实现密切的关联，在保证房屋质量和功能的基础上，有效降低成本，从而有效地保证房屋建筑经济性、安全性及功能性，也使建筑结构设计科学性得到提升。同时，建筑外观是一座建筑的外衣，加强对外观设计的优化提升也是结构设计优化的重要内容之一，在追求外在美观的同时，也要对建筑的整体结构进行优化，从而保证结构荷载的承受性能，既兼顾了外在美观，又保证了房屋整体结构的稳定。
1.2优化的意义
建筑结构设计方案的科学性在于建筑结构设计能实现建筑整体的安全性、经济性和功能性，而建筑结构设计优化的过程是促使结构设计方案逐步趋于科学化的过程。通过一系列优化完善，可保证结构设计方案的可实施性，保证其能在完成既定设计目标的基础上不断降低成本、提高质量并满足对建筑功能性的需求。另外，房屋建筑的建设还要满足周边环境的发展要求，保证建筑结构能与周边环境协调发展。
2房屋建筑结构设计优化方法
2.1选择设计变量
设计人员基于以往的经验及建筑的实际情况，选择一些重要指标作为设计变量，如结构可靠度、损失期望等。而其他一些非核心指标，只作为建筑结构局部优化时的参考变量，不计入建筑整体结构设计变量中，这样就可减轻设计压力。将所有设计变量进行汇总，并根据其重要程度，分别赋予权重，将其保存到参数库中。
2.2明确约束条件
根据现行的建筑施工规范，设定约束条件。在建筑结构优化设计中，如果某项设计超出了约束条件，说明设计方案不合格，方便设计人员及时发现设计方案中存在的问题，持续进行优化直到符合约束条件。从不同的设计角度，选取的约束条件也有很大差异。例如，从建筑安全角度，约束条件有裂缝宽度、结构强度等；从工程造价角度，约束条件有物料消耗情况、设备使用情况等。设计的约束条件要尽可能详细、全面，这样在建筑结构设计过程中，才可保证各项设计全部满足约束条件，达到最佳的设计目标。
2.3编制优化方案
现阶段的一些高层建筑，具有结构复杂、功能多样等特点，给结构设计带来了挑战。在编制设计方案时，要综合考虑多种变量，保证设计方案的整体协调性。基于优化技术的建筑结构设计，可借助一些辅助工具，如利用鲍威尔（Powell）法、复合形法等对设计条件进行优化。初步编制完成的设计方案，还要进行验证，既要保证建筑不同结构之间的整体协调性良好，又要确保建筑细节部位的设计符合要求。
2.4设定优化程序
使用计算机辅助设计CAD软件，构建可靠性优化设计模型。将设计方案代入模型中，通过模型运行，直观地展示设计结果。设计人员可根据展示结果，找出其中仍然存在的不足。然后在原先的建筑结构设计方案上进行针对性的优化。问题解决后重新代入模型检测。重复上述步骤，在“代入检测→发现问题→设计优化→继续检测”的过程中，实现建筑设计方案的持续优化，直到最终满足设计预期。
2.5分析优化结果
通过计算机得到建筑结构设计的优化方案后，设计人员还要从工程造价等角度对设计结果进行综合分析。除了从技术角度检验设计方案的可行性外，还要从环保角度、美观角度、实用角度对建筑结构设计方案进行补充优化
3房屋建筑结构设计优化应用方式
3.1对局部和整体进行优化
房屋建筑的结构整体是由多个局部组成的，在对房屋结构设计进行优化时，要对各个局部进行分别优化，同时还要注意局部结构之间以及局部与整体之间的协调性和关联性。对建筑结构局部和整体进行优化是保证整个建筑结构设计优化成果的关键，所以，在建筑结构设计优化中要高度重视并正确处理局部和整体的关系。另外，在结构优化设计中，必须要充分结合各个建筑的自身特点来采用相应的优化技术，从而有助于改善优化设计复杂性特点所带来的阻碍，全面开展建筑结构设计的优化工作。最后，在结构优化设计中还要对组成建筑的关键构件和材料进行优化，结合建筑结构的特点和使用性能选取合适的构件和材料，不仅可以保证建筑结构的安全性和功能性，同时也能满足房屋建设的经济性要求。
3.2对主体结构进行改善
在结构主体优化改善中，一般的措施是在房屋建筑中设置剪力墙和剪力墙暗桩。剪力墙的设置没有统一的标准，这需要技术人员结合建筑的整体特征和功能要求进行设定。剪力墙结构设置的合理性以及优质的建设质量能综合提升建筑整体的稳定性能及房屋建筑的抗震能力，在发生剧烈震动时，房屋也能在设计时间范围内保持稳定，不至于发生坍塌事故，居民居住环境的安全性也能得到保障。同时，在剪力墙结构中还有一种重要的结构就是暗桩，暗桩的存在不仅能优化剪力墙的性能，同时也能对整个房屋建筑结构的抗压性能进行优化。
4总结
本文分别对房屋建筑结构设计优化的必要性、具体优化步骤以及实际应用方式等内容进行了分析。在具体操作过程中，设计人员要结合实际项目类型和工程实况，选择合适的优化方案，保证优化后的结构能满足建筑的使用要求，以此来促进房屋建筑的稳定性和安全性。
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