徐江洲

[摘 要]本文在探索建筑结设计优化的重要影响意义的基础上，分析了建筑结构优化设计的方法，并从建筑桩基础、建筑主体上部结构、建筑整体与局部优化设计的协调性、建筑结构优化与电气优化的协调性、建筑结构优化与排水系统优化的协调性等方面分析了其在房屋结构设计中的具体应用，希望能有所裨益。

[关键词]结构设计；优化方法；应用

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0177-01

一、建筑结构设计优化的重要意义

建筑结构优化设计需要在确保整体建筑质量安全的基础上，运用先进的结构设计理念和技术，充分发挥建筑机械设备以及有关建材的性能，设计出更具功能性、美观性、经济性的房屋结构。有关数据调查显示，建筑结构优化设计至少可以节约10%到20%的工程造价资金投入，从而为建筑企业创造更多的经济效益。而且，通过对房屋结构各单元进行系统化的有机整合，还能提高整体建筑质量，确保人们居住的安全性。总之，建筑结构优化设计是确保房屋更具经济性、适用性的重要途径，无论是对于建筑行业的长远发展还是对于人们生活品质的提高都具有重要的影响意义。

二、建筑结构优化设计方法分析

1、构建建筑结构优化设计模型

建筑结构优化设计模型的构建，首先，需要科学地选择相应的设计变量，通常都是将影响建筑结构的主要参数作为设计变量，如建筑结构的相对可靠度ps、建筑结构造价值c1、建筑损失的期望值c2等参数值。而对于变化范围相对较小、影响力小，仅仅由与局部相关的要素便能符合设计要求的部分参数，通常可以用预定式参数来表示，如此，不仅能减少相应的计算数量和设计数量，还能减少相应的编程工作量，有利于提高建筑结构设计的工作效率。其次，需要合理地确定相应目标函数，可以通过寻找一组与预定条件相符合的钢筋截面面积与已失效的概率函数，来确定建筑结构设计目标函数，追求建筑工程整体造价的最低限度。再者，需要科学地设定约束条件，具体包括建筑本身的强度约束、构件约束、尺寸大小约束以及建筑裂缝的宽度约束等，而且在结构设计之前，需要将目标约束条件与实际约束条件进行综合对比分析，从而确保有关约束条件都能符合整个建筑工程的建设标准要求，优化设计效果。

2、制定建筑结构优化设计方案

通常而言，以可靠度为依据所进行的建筑结构设计优化会受到很多条件约束，有时候甚至会遇到非线性有关优化问题，这就需要在相应的计算过程中，通过科学地转换，将约束性的优化转化为无约束优化，这就涉及到拉氏乘子法、powell法等有关计算，进而在数据计算分析基础上，制定相应的设计方案。

3、设定建筑结构设计应用程序

将以可靠度为依据进行的房屋结构设计优化的基本模型，与结构设计过程中所应用的有关计算方式，编纂成一个运算速率快、功能全面的系统化的应用程序，能够极大地建筑结构优化设计的效率，减少工作失误，确保优化设计工作的科学有序运转，进而提高房屋结构设计的整体效益。

4、综合比较分析确定优化方案

在建筑结构优化设计中，选取科学合理的设计方案是确保建筑整体实用性、安全性以及美观性的前提和基础，而且优化设计方案的选择还直接影响着建筑工程整体资金投入。因此，需要综合对比分析设计优化方案，科学地处理经济节约与建筑技术直接的关系，切勿一味追求经济节约，而忽略建筑结构整体的技术质量安全，也勿一味追求技术创新而忽略建设成本，只有二者兼顾，合理确定最终优化方案，才能为建筑结构优化提供科学的指导和依据，实现预期的建设目标。

四、建筑结构优化设计在房屋结构设计中的具体应用

1、建筑桩基础的优化设计

建筑桩基础主要包括灌注桩和预制桩。其中，在建筑施工过程中，灌桩柱的质量比较难控制，其操作技巧非常复杂，费时也很长。所以，通常在沉降符合建筑标准要求的前提下，需要加入预制桩施工，以此来减少相应的操作工序。需要注意的是，随着桩基的不断加深，桩基所承受的土壤摩擦力也会逐渐增大，因此，需要选择较长的预制桩来进行施工。

2、建筑主体上部结构的优化设计

建筑主体上部结构的优化，首先需要合理地设置剪力墙，而且要确保剪力墙整体质量的均匀性，如此才能使得楼层中平面高度的中心点与楼层整体结构重心相重合，从而有效抵御风力、地震等环境因素的破坏。在建设条件允许的前提下，还需要努力对剪力墙进行大开间构造，适当增加剪力墙墙肢的长度，从而减少墙肢的数量，并在建设标准范围内有效减少混泥土的使用量。此外，剪力墙里面的暗柱通常是由一般性的钢材所铸造的，若使用较大的剪力墙则能相应地减少钢筋使用量，从而节约整体建设成本。但是，若建筑本身缺乏相应条件，且对抗震抗压的要求标准高，那就不能构建过大的剪力墙。

3、建筑整体与局部优化设计的协调性

建筑设计具有层次性和复杂性的特点，其中，层次性指的是建筑整体设计体系、安装体系以及结构体系等，而这三个体系又包含众多下属体系。因此，在建筑结构设计时，需要优化每个下属系统，冲破系统关联的横向性，从而实现叠加型工程设计。而复杂性则主要指的是建筑材料以及建筑零部件的选取。因此，建筑结构设计需要从整体出发，结合局部各细节，最终实现整体的优化设计。具体而言，整个建筑系统要确保简洁，且墙体和支柱不能错位，墙体截面面积要与高度相通。在设计楼体时，对于受力较多的转角区域，需要采用高强建材作为承重材料，帮助有效降低自重。而建筑整体则要确保重心、质心与刚心的正确交叠，避免出现扭转的情况。

4、建筑结构优化与电气优化的协调性

电气管线通常都是以导线的形式被安装在金属管体外部以及墙体、楼板等地方，这必然会给预制的结构施工带来困难。因此，若想将管线穿过梁体，则需要在梁体上事先预留相应的孔洞，并确保梁体宽度与相应墙体宽度保持一致。一旦梁体宽度与墙体宽度不同，则必须将梁体的一面与墙体的一面对齐，切勿让管线漏在墙体表面。而且，就整体建筑而言，电梯部分会存在很多孔洞，且埋下的建筑构件也比较多。因此，建筑结构设计者需要重视对电梯部分建筑的相关计算分析，确保结构设计的科学合理性和安全性，并保证建筑施工质量。

5、建筑结构优化与排水系统优化的协调性

建筑物的排水系统专用房间通常放置着很多机械设备，荷载能力以及荷载强度要求都很高。因此，需要将其设置在地下室，并确保管道的预留深度和尺寸与相应标准相符合，同时要加固楼板的钻孔位置。此外，还需要预防水平方向管线贯穿梁或柱的情况，若管线在房屋建设时不幸穿过承重墙，则必须及时加固墙体，确保建筑结构设置和排水管道网整体的协调性。

五、结语

综上所述，建筑结构优化设计最终目标是确保建筑的功能性，提高建筑质量安全，增强建筑的环保新能，进而提高建筑工程整体的社会经济效益。这需要在国家政策法规的支持下，建筑企业与有关设计人员不断地提高建设技术水平，在建设实践中开拓创新，不断地优化设计方法，提高房屋建筑的安全性、经济性、实用性以及美观性，推动建筑行业的创新发展。

参考文献

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