（1.山东文德工程设计有限公司 山东 淄博 255000）（2.上海砼森建筑规划设计有限公司 上海 200082）
【摘 要】随着我国人民的住房水平不断提高，人们对房屋建筑的要求也越来越高。要提升房屋建筑的美观性，降低建设成本，就需要优化建筑结构设计，将建筑结构设计优化方法应用到房屋结构设计当中。因此在建筑结构设计中，不仅要对施工过程是否合理进行考虑，还要实现对设计方案的不断优化，从经济型以及安全性和外观设计等方面提高建筑的基本价值。基于此，文章就建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析。
【关键词】建筑结构设计优化方法；房屋结构设计；应用
【中图分类号】TU318 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）04-0001-02
1.建筑结构设计优化方法的重要性
1.1 符合可持续发展观
当前，我国正提倡可持续发展观，要促进建筑行业的长远发展，以及促进房屋建筑的可持续发展就需要采用可长远利用的房屋结构，以便于房屋建筑结构可以根据后续的需求进行相应的改动，从而降低房屋建筑的短期投资。通过建筑结构设计优化，可以提升房屋结构的利用率及经济效益。因此，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中具有重要的作用。
1.2 符合建筑行业发展的需求
从我国目前的房屋建筑工程发展情况来看，建筑的体量将会不断上升。因此，需要思考如何降低房屋建筑的成本，同时保证房屋建筑后续的利用，满足房屋建筑后续的使用需求。使用建筑结构设计优化方法，可以更好的发挥建筑材料的性能，使建筑结构更具合理性，安全性得到了提高。
2.房屋结构设计优化的具体方法
2.1 结构优化模型
（1）对设计变量的选择。在进行设计变量的选择过程中，要对影响建筑结构的相关参数进行系统的研究分析，并进行综合考虑选择。
（2）确定目标函数。在进行实际优化的过程中，除了对必要的参数进行选择之外，还需要寻找到一些相关条件来实现对工程造价的降低，而这些条件主要包括相关建筑截面的具体尺寸以及钢筋的截面积等。
（3）确定相关约束条件。在对房屋结构设计优化过程中，要保证房屋结构设计的合理性以及可靠性，确保相关的设计条件能够得到满足。而设计优化过程中的约束条件主要有裂缝宽度、结构强度、应力约束以及结构体系约束和尺寸约束等。
2.2 设定优化设计计算方案
房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于多变量、多约束非线性优化问题，设定计算方案时，一般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、Powell等。
2.3 结构优化统计结论的合理分析
在统计各种情况后，设计者需根据所有统计情况确定设计最佳方案。在分析结论过程中需要征求各方意见，平衡各方利益，同时需多方位、多角度分析问题，不能遗漏任何可能发生的情况和细节。在选择方案时，也要兼顾技术改进，用技术地提升节约资金地投入。
2.4 结果分析
在方案选取的过程中，要对能够产生影响的诸多因素都考虑在内，并且从多角度来看待这些因素所产生的问题，这能够更好的促进设计优化的作用，从而确保设计方案的合理性以及安全性。
3.结构设计优化方法的应用
3.1 前期方案设计期间的结构设计优化
建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案，并参与结构设计优化，就会争取到一个非常好的开端。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多，如果能对建筑类别有所针对，并进行合理选择结构设计优化方案，将降低建筑的总投资成本，因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计，考虑结构的合理及可行性。
3.2 寿命优化和分阶段优化
在限定时间内，每一项工程有其使用期限，并且每个环节都有多种设计方案供以选择，也就是每个阶段都可以进行方案优化。房屋设计人员应该依据各个阶段的性质对优化方法进行确定，从而对整体工程的寿命进行优化，保证建筑的施工质量，提升企业效益。
3.3 基础优化
基础选型是否合理经济，将左右基础造价，丰富的设计经验和详细准确的计算，可以节约大量的基础投资。例如某项目根据前期的实际勘察情况，土质依次为素填土-中砂-淤泥质粉质粘土-粉质粘土-中砂-粉质粘土-粘土-中砂-粉质粘土等。根据该地区经验，基础形式可考虑选择预制桩或钻孔灌注桩。在设计过程中，我们对两种桩基形式均做了初步的方案布置及计算对比，同时将组织院里技术总工、勘察专家及业主对基础方案进行评审。在综合考虑施工顺序，综合造价及工期要求等各因素之后，我们选择了PHC管桩基础。PHC管桩制作方便，成桩速度快，桩身质量易于控制，承载力高，并能根据需要制成不同形状、不同尺寸的截面和长度，且不受地下水下影响等优点可以有效的应用在该项目上。
3.4 优化上部结构
（1）砖混结构的优化措施：在方案设计阶段，对于砖混结构，承重墙上不宜采用较大洞口、错洞等不利情况。另外洞口两侧的墙垛长度、构造柱的设置及相关构造措施均应满足现行规范要求。建筑的层数及层高不宜突破规范的相关要求。且不宜采用混合承重的结构体系，避免出现传力不明确、结构计算不清晰的情况。
（2）剪力墙结构的优化措施：在剪力墙的结构方案布置过程中，宜使结构的重心与建筑平面的形心重合，从而避免结构刚度在平面上分布不均匀。剪力墙墙体宜和建筑隔墙重合，在保证结构计算的安全性的前提下，提高建筑空间的利用率及使用的舒适度。
（3）框架结构的优化措施：在框架结构的结构方案布置过程中，宜和结构计算结合起来，确定柱网、柱距，合理的柱网及柱距可以使结构的安全性和经济型得到保障；整体平面布局上宜降低建筑中部的刚度(即减小梁、柱截面)，增大建筑两侧刚度(即增大梁、柱截面)，可避免扭转过大，增强结构的整体抗震性能；框架梁、柱的截面不宜过大或过小，否则会造成材料的浪费，截面过大不但会影响观感，在特殊位置也会影响到空间的使用性；梁、柱中线尽量重合，若梁柱中线距离过大，可考虑梁加腋减少偏心。
(4)钢筋混凝土楼板的优化措施：宜区分双向板、单向板及跨度确定楼板的厚度。楼板过厚容易增加结构自重，造成梁、柱内力过大，导致梁、柱截面及配筋增大，同时，楼板太薄影响使用者的舒适度感受，所以确定合适的板厚不仅能降低造价，也可保证使用的舒适度。对于开间较大的楼板可采用新空心楼盖技术进行设计，经济效益较为显著。
3.5 结构同建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。
3.6 结构优化统筹排水系统优化
在现代房屋建筑中，需要安装大量排水机械设备，这类设备荷载能力、荷载强度相对较大，通常安装在地下部位，因此要保证管道预留尺寸与预留深度相互吻合。另外，要尽量避免水平管道贯穿柱或梁的情况发生，如果无法避免，则要对贯穿的承重墙体采取加固措施。
4.结束语
设计师要根据建筑房屋的具体情况，对设计进行深入研究，选择出合理的优化方案。因此，必须要正确认识到建筑结构优化方式重要性，要在实际工作中不断改进和完善。
参考文献
[1]扈延栋.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2015,14:46+51.
[2]罗雅婷.结构优化技术在房屋结构设计中的应用[J].江西建材,2015,20:24-25.
论文作者:刘丽华1,宗传书2
论文发表刊物:《建筑知识》2017年4期
论文发表时间:2017/6/15
标签：建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 截面论文; 房屋论文; 方案论文; 过程中论文; 《建筑知识》2017年4期论文;