建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用.doc

1、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用摘 要随着城市的发展，林林总总的高楼大厦如雨后春笋般拔地而起，成了一个城市标志性的建筑。这些建筑的建设不仅要求具有相当高的使用价值，还要求具备一定的美观性。所以，在进行房屋结构设计的时侯，应当充分考虑美观性、实用性、经济性、安全性以及便于施工5 个因素。这就需要建筑结构设计人员在进行建筑结构设计时必须展开优化，以便让空间资源得到合理的利用，从而尽可能的让房屋结构变得可靠、安全和合理。文章阐述了建筑结构设计的优化方法，还进一步分析了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用，希望对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用有所帮助。 关键词建筑 结构设计

2、 优化方法 房屋 运用 中图分类号：P56.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0378-01 一、绪论 随着我国城市进程的加快，林林总总的高楼大厦如雨后春笋般拔地而起，成了一个城市标志性的建筑。这些建筑在城市用地紧张以及使用功能多元化的现代，人们对建筑的建设要求也越来越高，不但要求建筑具有相当高的安全性和实用性，还要求建筑具有一定的经济性和美观性，这就要求在对建筑结构进行设计时，必须充分考虑到建筑施工的方便性，进而能够快速顺利地竣工。为此，只有不断优化建筑结构设计，才能够让房屋结构显得更加合理、安全、经济、美观。 二、建筑结构设计优化方法的现实意义 在房屋结构设

3、计过程当中，采取一定的技术方法对建筑结构设计做必要的优化具有十分重要的现实意义，既可以满足建筑美观性和实用性的要求，又能够有效的控制工程的造价。此外，建筑商出于希望通过最少的投资获得最大的收益的考虑，也希望可以通过对建筑结构设计进行优化进而降低成本。为此，对建筑结构设计进行优化势在必行。 通过将传统型的房屋结构设计与建筑结构设计优化作对比显示：应用建筑结构设计优化方法可以减少建筑工程 6%至 35%的造价费用。建筑结构设计优化方法不仅可以让房屋结构内部的各个部位调节到最佳状态，还能够使材料的性能得到充分的利用。如此一来，既保障了建筑结构有关的安全系数，又可以使建筑结构设计的实用性和经济性得到实

4、现。 三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的步骤 （一）建立合理模型 可以通过 3 步来实现对房屋结构设计的优化，具体步骤是：第一步，需合理选择设计的变量。一般情况下，在选择合理的设计变量的时侯，应当将对建筑结构具有较大影响的因素做为主要设计变量的参数。例如，结构的造价 C1 与损失的期望 C2 等有关参数使目标控制产生较大的影响，以及诸如结构的可靠度 PS 等有关参数使约束控制产生较大的影响，这就需要对这些影响设计变量的参数进行合理选择。相反，对那些影响不大的因素，在进行优化的时侯可以采取预定参数的方式来表示，使让优化过程中的计算量、设计量和编制程序的工作量有所降低。第二步，需确立目标的

5、函数。在采用建筑结构设计优化技术对房屋结构设计进行优化过程中，应当尽可能的寻找几组可以满足有关预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数，让工程的造价费用有所减少。第三步，确定约束的条件。在采用建筑结构设计优化技术对房屋结构设计进行优化过程中，应当对结构的可靠性以及用来优化设计的有关约束条件做进一步确定。其中，设计优化的约束条件包含有结构体系约束、应力约束、构件单元约束、尺寸约束、结构强度约束、裂缝宽度约束等。在对房屋结构设计进行优化的时侯，必需充分将实际性约束条件和目标性约束条件作对比，然而保证每一个约束条件均可以满足需求，以便达到最佳的设计。 （二）设定计算方案

6、依照可靠性对房屋结构设计进行的优化也会出现非线性的优化问题以及多约束性的优化问题，并且还会使多变量复杂化。所以，为了减少这些问题需要在进行分析计算的时侯，将有约束的优化问题转化为没有约束的优化问题进行求解。常常采取的优化设计的计算方法是 Powell 法、复合形法和拉氏乘子法等 3 种方法。 （三）设计相关程序 依照可靠性对房屋结构设计优化的基本模型和选择的计算方法可以编写一个具有运算速度快以及功能齐全的综合应用程序，通过程序的优化提高设计的时效。 （四）作好结果分析 在对房屋结构设计进行优化设计的过程中，应当对最终得到的有关计算结果作一定的对比分析，以便为最终的优化设计方案提供科学、合理、有

7、效的依据。而在这个过程当中就要求设计人员必需全面周密的考虑问题，只有这样才能够科学、合理、有效地选择设计的方案，才可以保证建筑结构的实用、经济、合理、安全以及美观，才能够尽可能少的资金投入获得最大的收益。尤其需要注意的是，在进行建筑结构优化设计的过程中，并不能够只一味的强调经济上的节约而降低了技术上标准；或者仅考虑技术上的要求却忽视了经济上的节约，这些都是不正确的。只有在众多因素中寻找最佳结合点，探索优化设计的平衡点，才能够达到有关设计要求。因此，必须做好结构的分析与运用。 四、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实践应用 在日常建设过程中，建筑结构设计优化方法均可以应用在工程项目的抗震设计

8、、旧房改造、整体设计、前期设计等方面。下面结合多年的建筑设计实践经验，具体谈谈如何在实践中应用结构优化设计技术。 （一）需在结构设计优化中注意前期的参与 在结构设计过程中，许多结构设计忽视掉了前期的方案设计，却不知道前期的方案设计直接关系到整个建筑建设工程的造价。为此，一定要高度重视前期的参与，做足前期准备工作，做好调研摸底，以便为后续的选择合理的结构形式和制定合理的设计方案打下基础。 （二）需对概念设计及细部结构设计进行优化 倘如没有详细、具体的数值做为量化的参考，可以采取概念设计的方式，比如，对地震的烈度进行设防的时侯，因为他存在着很大的不确定性，因此就会给实际的计算带来很大的困惑，这时侯

9、就需要在进行优化设计时，采取概念设计的方法并将之与对应的数值结合起来，寻找可以参考的参数，确保优化设计得以实现。与此同时，负责结构设计的人员应当灵活、合理地使用结构设计优化的方法，确保设计达到最佳的效果。 除此之外，在进行设计过程当中，还应当对细部的结构进行对应的设计优化，比如，在现浇的混凝土异形的板料，它的拐弯之处极易开裂，这就需要采取简化成矩形板的方法，接着选择合理的钢筋，在满足其结构的基本要求条件下，促使其达到既经济又安全的目的。 （三）需对下部地基基础结构设计进行优化 在地基基础的结构设计优化过程大当中，应当选择合理的设计方案，比如，可以依照工地的地质条件选择有关桩基类型，进而尽可能地

10、降低工程的造价费用。此外，还可以依照桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度，并经过对多种设计方案进行必要的对照分析，然后选择最佳的设计方案。 五、小结 在房屋结构设计过程当中，对建筑结构设计进行优化非常重要，因为科学、合理的选择结构的设计方案既可以实现有关技术标准，又可以节约经济成本。但是，建筑结构设计优化是一个非常复杂而且综合性极强的系统性问题，为此，在人们对建筑的建设标准做出越来越高的要求，以及对要求建筑具有相当高的安全性、实用性、经济性、美观性时，必需不断加强对建筑结构设计优化方法的探究。只有这样，才能够不断优化建筑结构设计，才能够让房屋结构显得更加合理、安全、经济、美观。参考文献 1 申钢.建筑结构设计中存在的问题与对策J.价值工程.2013， （20）. 2 原作申.如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性J.商品与质量?理论研究.2014， （06）. 3 朴洪立.建筑结构设计中优化方法研究J.民营科技.2014， （07）.