1、试析建筑结构设计优化在房屋结构设计中的研究【摘要】建筑结构设计优化在房屋结构设计中是一项比较复杂的综合性学科的研究，主要结合建筑结构设计的优化和房屋建筑结构优化方法，根据房屋结构设计与经济性之间的关系，土地资源占用方面加上与工程造价方面的关系结构优化设计模型，优化设计方案最后探讨了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的研究。 /1/view-12281669.htm【关键词】建筑结构；设计；房屋结构；优化设计；1.引言建筑物设计是设计人员对其进行的美观设计和结构设计相互结合的结果，其中建筑结构的造价在建筑工程中占有较大的比例，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小
2、质量中心和刚度中心的差异。使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通。利用结构设计优化技术，最大程度上有效的利用有限空间和有限资源，选择合理的建筑结构设计方案，实现实用度高，经济化，适用性好的目标。降低建筑工程的造价并取得最大经济效益。2.建筑结构设计优化的基本理论房屋结构设计，是一项技术含量很高的专业性活动。设计人员在进行具体房屋结构的设计时，应当兼顾建筑物的各种性能指标，包括使用价值指标、美学价值指标等。建筑物的功能价值，指的是建筑物作为人们的日常住所所必须具有的遮挡风雨、抗温度变化等基本功能；建筑物的审美价值，指的是建筑
3、物的外形要美观、结构搭配要协调，从而给人以美的享受。设计者不仅要考虑到房屋的基本性能，还要考虑到房屋的结构搭配以及美学价值的大小。在这样的设计理念指引下，设计者就要从拟定的多种方案中选择一种最佳的方案，以实现房屋结构设计的综合目标。我们可以将这个方案筛选过程用科学化方式加以表达：运用建筑学和相关的数学知识，在许多种设计方案中，选择一种与设计目标最相符的、最能体现居住者需要的设计方案。建筑结构设计优化，指的是在设计建筑结构时，要改革设计理念，应用科学、先进的设计方案筛选方式，选择出在各方面都能达到最佳效果的设计方法。建筑物内部的结构十分复杂，要将建筑物的各个部分完美组合在一起，使建筑物发挥最佳的
4、功能，并不是一件容易的事情。建筑结构设计优化，具体包括建筑物中各个部分结构设计的优化，以及建筑物整体设计结构的优化。在这两个部分中，建筑物整体结构的优化显得更为重要，因为整体是各个部分的综合，在完善房屋功能方面发挥着更大的作用。在进行建筑结构设计的过程中，设计者要平衡房屋使用者和建造者的利益，充分考虑房屋建筑工作者的意见：在满足建筑物建造者需求的基础上，寻求新式的房屋结构布局方法。具体而言，房屋的平面结构应当平整，体现出建筑物的对称美，并尽量减小平面建造质量与房屋刚性结构要求之间的差异，使得房屋在承受较大的水平方向作用力时，不至于发生结构性的扭曲；在满足居住者使用要求的基础上，设计者应将房屋的
5、承重结构设计成竖直贯通的形式，以便增强房屋对竖直方向压力的承受能力；尽量不更换房屋原有的转换结构。3.房屋建筑结构优化方法的重要性如今，随着城市化进程的不断加快，城市建筑土地资源越来越紧缺，因此高层或超高层住房将成为城市住宅的发展方向，相较于传统的建筑模式，高层建筑等新型建筑的建设具有更大的难度，这就要求相关的施工建设人员应该重视房屋结构优化问题，在减少资金投入的同时，进行细致的建筑设计方案规划，运用新技术和新理念，建设出既安全又经济的建筑。根据相关数据可以看出合理的房屋结构设计可以减少建设资金投入，与没有进行设计优化的建筑相比采用优化法进行优化后的建筑能够节省 10%20%的建设费用。不过，
6、在实际的施工建设过程中，优化设计的实施往往不是一帆风顺的，可能因为多方面的限制而难以进行。首先，很多施工单位都会因为赶工程进度，而不顾施工质量，对于房屋设计的缺陷不予及时的优化处理，而对最后的建筑质量造成影响。其次，还有一些施工建设人员自身经验不足、专业素质不高，无法进行建筑设计优化。最后，还因为一些施工建设人员和设计人员只注重建筑的部分建设，而忽视建筑的整体设计，不能准确的制定工程预案，影响建筑整体的造价。对建筑的结构进行设计优化能够合理的规划建筑设计，减少工程资金投入，房屋结构各个方面整合起来，保证建筑质量，为人们提供经济安全的住房。4.房屋结构设计与经济性之间的关系分析4.1.房屋结构设
7、计与土地资源占用方面的关系在现代化社会发展中，高层建筑、多层建筑不断涌现。一般来说，高层建筑的总建筑面积也就是每一层建筑面积之和，也就是说，如果建筑物的层数越多，那么单位建筑面积内土地占用面积也就有所降低。但是我们也需要清楚的知道，随着高层建筑的不断增多，建筑企业为了保证其采光程度，每个建筑物之间的距离也就随之拉大，因此建筑同样会占用较大面积的土地。4.2房屋结构设计与工程造价方面的关系在建筑工程建设过程中，每一个部分的工程造价都有很大的差异，例如在建筑物的屋盖部分，不管建筑楼层多高，都是同一个房屋盖，因此建设者在对屋盖进行施工的过程中，所投入的资金也不会有太大的变化。而围护结构在建设中产生的
8、工程造价会随着楼层的增高而不断增多。这就需要我们对其进行合理的分析，并对其中的建设成本进行严格控制，从而保证建筑物达到经济性目的。5.结构优化设计模型结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤是：设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约
9、束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。6.结构优化设计方案结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。结束语建筑结构的造价在建筑工程中占有较大的比例，结构设计优化技术的应用可以产生可观的经济效益。建筑设计部门和设计人员应严格遵守“经济、适用、合理”的设计原则，精心设计，应用现代化科技手段，选择合理的建筑结构设计方案，实现降低建筑工程造价并取得最大经济效益的目的。使我们的建筑变得更加的经济、美观、适用、安全。参考文献1蒋启平.工程结构优化设计的新方法J.工业建筑，2008：15-16.2谈建筑结构的优化设计J.建筑科学，2009（4）.3 马臣杰，张良平，范重. 优化技术在深圳京基金融中心中的应用J. 建筑结构，2009（4）.
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