关键词：结构设计；建筑结构设计；优化
引言
随着社会的发展和经济生活水平的提高，人们对房屋建筑的质量和功能有了更高的要求。房屋结构设计的优化不仅能使建筑的安全性提高，还能改善人们的居住环境。房屋结构设计优化有利于房屋建筑的整体布局，在建设过程中有利于施工过程顺利进行，减少施工成本，提高房屋质量。
1建筑结构设计优化在房屋结构设计中的具体应用方法
评价一个建筑的成功标准就是看这个建筑是否实现了建筑功能和设计审美的有机统一，而实现建筑功能和设计审美的有机统一归根结底要靠结构设计和外观设计。凡是要做实际应用的建筑都必须将结构设计放在设计工作的首位，建筑结构设计的设计内容包括房屋基础结构设计、房屋顶盖设计、房屋内部空间设计等方面，建筑结构设计优化主要就是针对以上三个方面，除此之外还包括对房屋护栏设计的优化和其他细节性优化。建筑结构设计优化工作要以基础设计和房屋实际情况和使用用途为基础，考虑整体效应，以保障建筑的功能性需求为工作中心。建筑结构设计优化的目的是缩小建筑质量中心与建筑刚度的差距，均衡建筑受力方向和受力程度。以下是对建筑结构设计优化在房屋结构设计中一些具体优化模型和计算方案的介绍。
1.1建筑结构设计优化模型
建立一个建筑结构设计优化模型的主要工作是找出影响结构设计最优化的具体参数和相关的变量。提炼相关变量的参数才能建立初步的结构设计优化的函数模型。建立初步函数模型后通过合理计算方案，才能基于结构变量做出最优的建筑结构优化。以下是结构优化设计模型建立步骤的具体措施：第一是找出影响整体设计质量的首要因素并以此为设计变量，其余影响较小的因素设为预定参数。这是减轻设计程序负担和复杂程度的较优解。第二是要做好建筑成本优化控制工作，就要用函数表示预定参数中建筑面积和截面等相关数据，通过数学方法找到最优的设计数据。第三是制定合理且严格的约束设计条件，建筑结构设计中的约束条件范围较广，包括建筑的尺寸数据、结构强度、和变形情况等。建筑结构设计优化的一项重要工作就是制定合理的、切实可行的约束条件，确保约束条件满足建筑的安全要求和施工要求，从而达到建筑结构强度和建筑成本的最优化。
1.2建筑结构相关数据计算方案的优化
建筑结构设计的优化方法主要是针对建筑安全性的优化方案，但是房屋安全性设计涉及的项目多，变量和数据也多，为了降低安全性优化设计的复杂程度，我们在规划优化设计的计算方案时可以将一些限制性的问题放到无限定性上去考虑。一般而言，我们会采用拉格朗日乘子法或者powell算法计算规划设计的最优解。
2建筑结构设计的优化
结构设计优化方法应用于房屋结构设计不仅能够保障建筑的功能性需求，还能缩小建筑质量中心与建筑刚度的差距，均衡建筑受力方向和受力程度。在建筑成本和结构配置之间达到最优解，从而获得更大的利益。从应用环节上来说，建筑结构优化设计不光是应用于房屋结构的前期设计，还能应用于设计建筑内部抗震等级或旧房屋的建筑结构性改造等环节。
2.1建筑结构优化在建筑前期设计的应用
房屋结构的前期设计环节确定了该建筑的大体结构和资金预算，大部分建筑设计师在结构设计前期会留出一定的冗余量确保项目资金能够完成整个建筑过程，但是大部分建筑设计师没有将结构优化设计应用到建筑设计的前期环节中来，导致在建筑工程后期，预留的冗余预算不足以补完建筑在建设时发现的不足。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，建筑结构设计前期要进行结构设计优化，这样有利于及时发现建筑设计中的不合理因素，排除建筑中的安全隐患，降低建筑工程的后期纠错成本，充分考虑建筑设计的科学性和合理性。所以，在建筑前期设计时应用建筑结构优化是一个建筑工程良好的开端，对做出一份科学合理的建筑设计方案有着积极的意义。
2.2结构优化在房屋抗震能力设计上的应用
在房屋结构设计中，结构优化在房屋抗震能力设计上的应用情况主要是震级指标等相关数据不明确的地域。由于我国大部分城市距离地震带较远，因此当地地震资料相对较少。同时，地震作为一种难以预测的自然灾害，实验室的计算结果往往和实际情况有着较大的偏差。所以，建筑的抗震能力设计需要引入结构优化设计中的概念设计。将当地记录的地震资料作为参考资料，评定抗震等级，对建筑的地基设计、结构刚度设计、稳定性设计做出相应的优化，以达到建筑抗震能力的最大发挥。
在优化房屋抗震能力时，选择现浇板是房屋细节性结构优化的具体要求。例如，地震中建筑异形现浇板的折点是异形板断裂的高发部位，容易造成建筑结构坍塌，所以在异形板的制作过程中要考虑钢筋标号，凡是拐角较多的异形板最好使用拉力承受范围广，塑性较强的钢筋。如果建筑前期设计中规划的现浇板制作材料为高受力材料，为了满足地震时建筑的塑性要求，现浇板的钢筋要使用冷轧钢筋。总之，对房屋细节与结构的优化设计能够在保障建筑整体抗震性能的同时，还能确保建筑组成结构的稳定性。
2.3房屋优化设计在优化地基结构中的应用
地基是建筑施工的第一步，也是建筑的安全性基础。房屋优化设计为了优化房屋结构，首先要做的就是确认地基结构的最优化设计。地基并非越深越好，特别是对城市建筑物而言，最好是根据建筑物的功能和形态以及建筑物对地基的标准要求，在保留适当冗余量的同时做出适合建筑物的具体地基标准，不能一味强调深就是好。同时，针对地基的优化设计还要根据当地的土壤情况、降水情况等实际，做好土地情况勘测。目前基于节省工程造价的考虑，地基形态以桩式地基为主。结构优化设计要根据不同地桩的受力情况，对地基的设计方案进行优化。
2.4建筑结构优化在提高优化建筑原有结构上的应用
建筑是需要长期使用的，所以建筑结构优化不但要考虑降低建筑的工程造价，还要考虑降低建筑的使用成本，提高建筑使用的长期、整体效益。基于此，建筑结构优化要优化建筑的长期使用能力。
在常规建筑设计中，房屋结构形式主要分为三类：剪力墙结构；框架结构；框架剪力墙结构。剪力墙结构的优势在于刚度大，能承受较大水平荷载。框架结构能提供较大的使用空间。框架剪力墙结构由框架和剪力墙组成，剪力墙作为主要的水平荷载承受的构件，框架和剪力墙协同工作，由于剪力墙刚度大，承担大部分的水平力，是抗侧力的主体，框架则承受竖向荷载，提供较大的使用空间，同时承担少部分水平力，其结构体系比框架结构在刚度和承载力上都有了较大的提高，框架剪力墙结构融合两者的优点，起到了取长补短的作用，但是设计难度大，同时这种建筑结构也是最需要建筑结构优化的结构。三种结构各有优缺点，建筑结构优化的作用就是在充分发挥建筑结构原有优点的前提下，尽可能避免建筑固有结构的短板。
结语
综上所述，在房屋结构设计中应用建筑结构优化方法能够起到降低建筑工程的造价、提高建筑的安全性和经济性的作用。建筑结构设计优化不仅仅是建筑结构的优化，还在建筑结构优化的同时实现了建筑材料、建筑工期的优化。在建筑结构设计优化工作要应用到房屋结构设计的前期设计等重要环节中去，减少建筑施工过程中的弯路，实现建筑功能和设计审美的有机统一。房屋结构设计优化方法能够为房地产企业带来良好的效益，为社会提高更安全、更节约的建筑物，是实现可持续发展的必然要求。
参考文献
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论文作者:吴茂铭
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第6期
论文发表时间:2020/5/9