结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用

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　　摘    要：如今，人们的经济条件、生活质量与生活水平得到了明显的提高，从而对生活环境也提出了更高的要求。基于时代进步及社会发展要求，如今房屋建筑结构设计中，往往会在确保质量、安全的基础上，开展结构优化设计，以实现成本降低、节能减排及建筑物使用功能的提高。
　　关键词：结构设计优化;房屋建筑;结构设计
　　1  引言
　　通常，居民不仅仅关注建筑物的性能，更多的关注建筑物的安全性和美观性。本文就将论述房屋结构设计的主体内容、建筑结构设计优化方法，以及其在房屋结构设计中的应用形式，说明房屋结构设计中的重点问题，旨在优化房屋设计水平。
　　2  房屋结构设计的主体内容
　　在房屋结构设计过程中，必须充分了解建筑结构设计的主体内容。通常情况下，房屋结构设计可以采取如下几点策略：在保证建筑功能性、安全性与美观性的基础上，全面分析建筑结构设计环节可能遇到的重难点问题，选择最佳设计方案，最终达到完善房屋结构设计的最终目的。另外，对同一建筑，不同的结构形式，如框架结构，框架剪力墙结构，剪力墙结构，框架核心筒结构等的比选，将直接影响了建筑的实用性、美观性、安全性及经济性，为此，就应在实现建筑美观实用性最大化的条件下，保证结构经济性最大化。
　　3  建筑结构设计优化方法特征分析
　　3.1  美观度
　　设计者需要在建筑结构进行优化的基础上提高建筑的美观度。现如今，房屋的功能不再仅局限于为用户提供安全舒适的宜居場所，同时也需要给予用户在视觉上的良好体验，让房屋充满美感。在设计过程中，设计者既要考虑到大众化的审美态度，同时也要兼顾少部分人群对美的追求，同时结合一些地域文化元素，在保证了建筑的结构安全性和经济实用性的同时，在房屋原有基础上进行创新，将房屋结构本身具有的美感与新的艺术元素融合到一起，使之成为集美观性、创新性于一身的现代化房屋建筑。
　　3.2  经济实用性
　　开发商在进行房屋建筑施工时也会将房屋的施工成本考虑在内，使房屋施工成本尽量得到压缩，从而降低出售价格，吸引消费者进行购买。房屋结构设计与优化过程中，设计师也需要对房屋结构优化成本考虑到设计工作中，并将其当做一个对房屋结构优化过程起到决定性影响的重要因素。例如，设计者要针对不同的房屋使用人群来进行房屋结构的不同种方式的优化设计，增加一些简装户型：此类户型中，房屋使用装修建材要简单，但要确保质量，优化过程要简洁，以降低房屋成本，利用此种方式来加大房屋对大部分人群的吸引力。
　　4  建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用
　　4.1  提高建筑结构与外观的协调性
　　建筑结构设计与建筑外观设计始终是一对不可拆分的话题。在一般的建筑结构中，不可避免的会发生建筑结构与外观相冲突的现象，如果不能同时进行兼顾，那么设计方或施工单位会退而求其次，选择其中的一项作为主要设计对象。随着人们对于房屋建筑结构的整体性要求逐渐提高，房屋建筑的功能不再局限于仅满足居住者的日常生活需求，同时也要在房屋外观上给予居住者一种享受。因此没设计者要在设计房屋结构的过程中，引入先进的设计理念，添加一些流行元素，使二者得以兼顾，同时要做好房屋外观与结构的后期处理，以加强二者的协调性。
　　4.2  建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用流程
　　首先，设计人员要优化建筑基础结构设计方案，保证屋盖设计符合标准要求;其次，注重设计方案的合理性，客观分析细部结构，如建筑结构的受力情况等;最后，在确保建筑结构安全性、经济性的基础上，加深房屋建筑的艺术性。创建结构优化模型。在创建结构优化模型时，设计人员要进一步明确设计参数;结合设计参数，创建建筑结构设计函数模型;通过细致且精确的计算，获得最佳的结构设计。通常来说，创建结构优化模型主要包括如下两个步骤：其一，选择合理的设计变量。相关人员要考虑不同变量对房屋结构造成的影响，增强建筑结构设计的合理性，最大限度的缩减工程量。其二，确定目标函数。在优化设计函数的基础上，综合分析各类约束条件的作用。同时，设计人员要根据约束条件，对裂缝的宽度和强度进行控制。
　　4.3  设计理念优化
　　房屋建筑结构设计中，结构设计优化的应用，关键在于设计理念的优化。结构设计优化的时候，应考虑其会给房屋建筑带来的影响，对原有设计进行优化、补充，对原有设计理念进行优化与完善，而并非原有设计理念。房屋建筑结构优化设计中，应对建筑物的可靠性进行重点考虑，为了实现建筑物可靠性的提高而开展优化设计，会导致工作量大量提升。为了确保工作效率，可采取拉氏乘子方法，对部分数据进行重新转化，将会给结构设计带来干扰的约束性因素，转变为非约束性因素。同时，房屋建筑结构优化设计中，可能需要对房屋建筑结构受力情况进行重新分析，设计师应围绕着房屋建筑的安全及质量，对其受力情况进行分析，科学调整各项参数。
　　4.4  针对建筑的使用寿命进行优化
　　房屋的使用寿命与房屋的建筑施工质量有着密不可分的联系。一般情况下，房屋建筑的预期使用时长长达七十年，但实际使用过程中，有部分房屋的使用寿命仅能达到四十年左右，主要原因还在于建筑开发商在施工过程中的态度较差，建筑质量得不到充分保证。随着高层建筑的流行，开发商必须要对建筑质量给予特别重视，要严格按照原先设计好的图纸进行施工，同时要注重在后期加强对于建筑整体的保养与持续优化，以提高建筑整体耐久度。
　　4.5  选择最优方法
　　房屋建筑结构设计中，应用结构设计优化的时候，找到房屋建筑结构设计的最优方法，是一项重要的工作，只有找到最优设计方案，才能确保房屋建筑结构设计质量，为施工提供有效参考，并保障房屋建筑的使用功能、安全性及美观性。对房屋建筑结构进行优化设计的时候，往往会涉及到诸多数据及条件，在设计中要对这些数据进行计算，从而找到最优解，并采取科学合理的设计，来实现房屋建筑各项性能的提升。实际开展优化设计的时候，设计师应以设计理念为根据，选择最佳计算方法，去除部分附加条件，从而便捷、快速地获取计算结果，完成数据收集、数据计算工作，提高工作效率。也就是说，设计师应选择最科学的算法，快速完成数据运算，选择最佳设计程序，便于设计师快速进行优化设计。
　　5  结语
　　综上所述，房屋建筑结构设计中，开展结构设计优化的时候，应对建筑结构模型、建筑主体结构的、房屋建筑细节、排水管道系统等进行优化设计，并要把握好设计理念优化、最优方法选择、结构模型设计等关键点，从而提高房屋建筑结构设计质量。随着科学技术的迅速发展，房屋建筑结构设计中也要加大对BIM等技术的应用，充分发挥技术优势，实现房屋建筑结构设计的改进与优化，不断提高房屋建筑结构设计水平，建设实用性、美观性兼具的房屋建筑，为人们提供更加优质、舒适的生活环境。
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