试论房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用土木工程专业.docx

试论房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用 【摘要】建筑是将力与巧相互融合在一起，设计师巧妙的将结构和美观这两个设计相互结合到一起从而形成一件精美的建筑。而房屋的结构设计要求达到五种效果：适用、安全、经济、施工、美观，所以我们需要设计出更好的方法，科学地进行实践，节约总造价，但是却可以实现建筑的终极目标：安全性、经济性、实用性。这就是我们所说的花最小的资源，创最大的利益。 【关键词】结构设计；设计优化；探讨；应用 序言 　　建筑设计师在设计房屋的建筑结构时要满足设计意图这个基本要求，而平面布置过程中要符合对称与规则的要求，还要极大限度将刚度和质量两个中心的差异缩小，这样，在水平荷载下的建筑物就不会因重量过大而产生扭转。在建筑结构的竖向布局上，不仅要达到它的基本功能，而且要在尽量不使用转换层的条件下，让竖直方向下的承重构件在上下方向下保持畅通，以此来避免在结构的分析与设计上出现困难。竖向刚度应该尽量使用渐变方式，而不要采取突变方式，以免因为在水平荷载作用下从而出现应力集中现象。 建筑设计师在进行工程项目及结构设计的时候，要时刻牢记我们研究的结构优化设计的最终目的，即要将设计对象的基本使用功能加强，可靠性提高，完善设计对象。然后通过科学合理的计算来选择一个最适合最令人满意的方案。 1.房屋建筑结构优化设计模型与方案 　　房屋建筑工程在分部结构方面上需要优化设计的有以下几点：房屋屋盖系统方案优化设计、房屋基础结构优化设计、结构细部设计优化和围护结构方案设计优化。根据如上的优化设计，还需对以下内容进行分析造价、选型、受力、布置。但是在真正的施工过程中，要将实际情况与工程的具体实施情况相互结合，是建筑结构设计能够得到优化，综合经济效益的目标也能够实现。 1.1系统结构优化设计模型 结构设计优化是运用科学计算方法以及从各种各样的影响变量中选出那个最主要的参数来建立函数模型的优化方案。它的步骤分为结构优化建立模型大概分为以下几个步骤：合理选择其中的主要参数，而这个参数要选择对这个结构影响比较大的参数，然后将这些参数分门别类，对于那些对结构设计来说没有很大影响的参数我们将它作为预订参数，那么函数模型中的计算量将可以大大减少。目标函数确定之后，找出最优解。最后确定约束条件，它包括裂缝宽度约束、尺寸约束、结构强度约束、应力约束。在建筑结构的优化设计中，那些规范要求绝对不能忽视。 1.2系统结构优化设计方案 在结构设计中要设计出多个变量以及约束条件，但是我们在进行设定计算方案时，一般都是无约束条件进行计算，而使用方法有符合型法和拉式乘子法。那么要在计算方案设定中获得最优化的结果那就要求编制出与之相互适应的运算程序了。 2.结构设计中优化技术应用所面临的几个问题 　　目前较为广泛的一项措施是将结构优化设计真正的应用到实践中去，然后在不改变使用性能的前提下，从而降低工程的造价，结构优化设计在很多方面都能产生极大的利益：前期设计、抗震设计、整体设计、旧房改造。在时间应用这个方面中，如下几点应当注意。 2.1前期参与 整体的建筑投资取决于是否确定了前期方案，但关键问题在于它并没有参与其中，建筑师在进行结构设计时忽视了建筑工程中设计的合理性与可行性，但是，建筑设计的结果与结构设计是紧密相连的，甚至会增加总投资以及设计的难度。为了在之前就可以根据建筑类型来选择结构形式与设计方案，我们必须要在方案初期就有一个合理的设计，这样才能有一个扎实的基础。 2.2细部结构设计优化 概念设计因为没有具体的数值，所以就需要设计人员将结构设计的优化方法运用的更加灵活，以便将效果发挥到最好。在优化细部结构的设计当中，细节部分尤为重要，例如：可以将出现裂缝的异形板改成矩形进行合理的运用。 2.3地基基础结构设计 合理的方案是地基的基础结构设计是否能够优化的关键，对于桩基础来说，要根据地质条件来选择，而灌注桩的桩长取决于桩基层力，所以要进行多方比较，从而选出最合适的那个方案。 3.结构设计优化的作用 3.1降低建筑总造价 在结构优化设计中，建筑层数增加，总的建筑面积也会相应增大，那么单位建筑面积就自然减少了，这样，土地占用面积也减少了，但是楼层层数增加，每栋楼之间的间距增加，导致基础结构的荷载增加，结果我们又要通过扩大土地的占用面积来增大它的基础。虽然这样做可以降低单位面积，但是效果就不怎么显著了。 3.2提高建筑结构经济性 建筑的层数提高，墙体面积与柱体积自然也会增加，那么结构的自重增加，它的承载力也会相应增加，毫无疑问，必须要加长水、电气管线，如果降低层数，可以节约用料、抗震等，当建筑的高度减少，建筑之间的日照距离也会缩短，用地面积也减少了。相同的建筑面积，那么就选择平面形状不同的，这样外侧周长自是不同的，我们都知道如果平面模型较为合理，那么许多方面都会相应减少，例如：外墙砌体、外墙周长、内外表装修、基础设施等。同时如果还能将受力性能提高，那么建筑的经济性也会提高。优化方法的是将建筑各部分单元协调起来运用的，不仅可以更加美观，实用性也会增强，再者工程造价也能减少，做到这样，效益要求也能轻松达到了。 　　目前，因为经济的快速发展，人们越来越关心居住条件及生活环境，通过这种优化技术来优化建筑房屋，可以将其结构与美观相互结合起来，而要改善我们的居住环境就要做到便利、适用、安全、经济。对于房屋结构设计优化的理念来说，必须以实际情况作为标准，就如工程建设的实际情况，它是通过控制造价的成本来进行优化设计的，它是结合许多方案来建立的一种优化设计的模型，它的内容包括建筑屋盖系统结构方案以及围护系统结构方案，它需要将那些关键的、具有不同影响作用的参数科学的进行运算，最后才可能确定建筑工程的优化方案。它的优化设计有很大的意义重大，不仅提高了建筑结构的经济性、受力性能，减少原料使用、内外表的装修自己用地面积，而且极大限度的将工程的成本造价降低了。根据大量的数据表示，如果对它进行优化设计可以节省25％左右的工程成本造价以及合理化的使用施工材料性能，让建筑工程的结构内部中的各个单元充分地进行相互协调，提高建筑工程中结构设计的经济效益。 　　在现实生活中，房屋建筑结构的设计优化技术有物美价廉、集美观与实用于一体以及节约工程造价的效果。在任何的一个投资者的眼中，考虑的因素最主要的是工程成本能否在长远目标的实行下得到有效节约，以此实现科学的可持续发展战略，花最小成本，获最大利益。 4.结论 造价是房屋建筑工程结构优化设计中最值得考虑的一个因素，这个技术的运用可以带来很大的经济利润。因此，设计人员要坚持以经济性、合理性以及适用性为原则，结合现代化的科学技术手段，选择出一种设计方案，可以在降低工程的造价的同时能够实现更好的经济效益。 【参考文献】 [1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2010，（09）：160. [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）. [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]唐京华.基于实用与效果的建筑结构设计优化方法应用[J].中外建筑，2012，（08）：89-90.