結構設計優(yōu)化方法在房屋建筑結構設計中的應用

【摘要】房屋建筑設計在當下越來越受到人們的關注，隨著生活水平的提高，不管是小區(qū)樓房的建設還是農村的房屋設計不僅僅是追求寬敞，美化或許是更加注重的。結構設計優(yōu)化方法以數(shù)學的觀點看相當于是在某些約束條件下求目標函數(shù)的極大值，利用這種思維方法，將其應用在房屋的建筑上，以達到突出優(yōu)化房屋的某一性能結構。結構設計優(yōu)化是指在特定方向達到最優(yōu)結果，在房屋建筑結構設計中為了使房屋的安全性、穩(wěn)固性、美化性及寬敞性達到極盡的體現(xiàn)，需要充分利用結構設計優(yōu)化的內涵并將其理論應用在房屋建筑的實踐上，讓房屋建筑藝術達到更高的層次。

【關鍵詞】結構設計；優(yōu)化方法；房屋建筑；應用

結構優(yōu)化設計是指在某些約定條件下，使得成本最低、剛度最大、重量最輕等方面的要求達到最大的優(yōu)化效果，其與數(shù)學中“線性規(guī)劃”問題十分相似，都是求某一方面的最值化。但在結構設計方面，會有太多的角度需要設計優(yōu)化，比如保證樓房的預防地震性能、如何打下最穩(wěn)固的地基、怎樣使砌的墻最堅固等等建筑房屋方面的問題，為了使房屋建設達到國家的標準，必須需要合理的設計圖紙，為了達到先打城市化的要求，就必要的進行結構優(yōu)化使樓盤外觀更加美化，在房屋建筑結構設計方面應用結構設計優(yōu)化就是一件十分有必要的措施。

1、房屋建筑結構中采用結構設計優(yōu)化的重要性

隨著時代的進步，社會經濟發(fā)展迅速，城市化的步伐越來越快，人們的思想觀念也在逐漸城市化，導致人們更向往在城市工作與居住，使得國家地區(qū)的中心城市人口密集度在逐年增加。近年來，有限的城市區(qū)域與遞增的人口數(shù)量之間相互矛盾，使城市的建筑土地資源越來越緊缺，為了滿足人們的住房問題，建設高樓大廈是現(xiàn)代解決住房問題的基本策略。但是，對比舊時的房屋建筑，現(xiàn)代化的房屋建筑難度明顯增加，不僅考慮地理位置，還需要考慮高度及面向，是否擋光，是否符合地理位置的要求等等問題。

一系列的建筑設計問題。第一，需要要求建筑設計者考慮多方面的因素，考慮樓房的防震性能、是否堅固、面向是否符合整座城市的結構布局等一系列的設計問題，另外在實施階段，也要求高素質的施工者，因為現(xiàn)代城市的建筑設計復雜度與難度都增加了很多，也就導致建筑時需要關注的細節(jié)更多。第二，建筑高樓大廈的工程項目十分巨大，不僅要考慮房屋的安全性，也需要考慮經濟性，堅固是一方面，以最經濟節(jié)約的成本達到最大化的建筑設計成果，據(jù)估計，采用優(yōu)化設計方法后采取的建筑設計所需額成本比沒有采用的建筑能夠節(jié)省大約10%-20%的建設費用。第三，在建筑實施的過程中，工作的進行并不是一帆風順的，會受到很多不可控因素的影響。而有些工程為了趕工期，就會減少建筑設計優(yōu)化這一步驟，沒有非常重視樓房的建筑質量，最后的成果只能是“外強中干”，缺乏關鍵的部分。最后，對于建設施工人員本身，要么是因為本身實力不足，不能夠進行結構優(yōu)化設計方法對施工項目采取優(yōu)化設計，還有就是“以偏概全”，重視部分建筑的建設，忽視了建筑的整體結構，后果是不能夠對工程有合理的預期規(guī)劃，從而導致建筑成為“危房”。

運用結構優(yōu)化設計，進行優(yōu)化的建筑設計，保證建筑的安全住宿，盡最大化的節(jié)約經濟成本、對工期有合理的規(guī)劃，為人們保證一個經濟安全的房屋。

2、在房屋建筑結構設計中應用結構設計優(yōu)化方法

2.1建筑前的圖紙設計方案

建筑項目工程首先需要的是節(jié)約成本、合理及使用的方案圖紙，選擇利用結構優(yōu)化設計方法是將建筑方案達到最優(yōu)化的途徑，按照最優(yōu)原則，盡可能的考慮到經濟成本，選擇一個切實可行的結構形式和結構體系，考慮房屋建筑的工期、建筑過程中可能遇到的意外情況、房屋的結構、美化原則等等方面，在設計圖紙方案之時充分利用結構優(yōu)化設計方法將方案最優(yōu)化。

2.2建筑過程中細節(jié)的優(yōu)化設計

“細節(jié)決定成敗”，無論在任何事情上，切勿“因小失大”，是否成功細節(jié)所占的比例很大。在建筑設計上尤其不能馬虎，設計人員在設計過程中應該十分注重細節(jié)的考慮，而結構優(yōu)化設計方法就可以將某一方面考慮到極致，將細部結構重視起來。如在丈量尺寸上，數(shù)字測量的結果會經常被使用，在測量及保存時切忌要精確，可能會因為一個小數(shù)點的錯誤導致整個計算項目的錯誤。因此，在建筑的每一細節(jié)部分都不能馬虎大意，將結構優(yōu)化設計方法切實應用在其中。

2.3抗震優(yōu)化設計理念

建造房屋，尤其在當代房屋的抗震性能是必須要嚴格保證的，現(xiàn)在建筑的不再是普通的房屋，而是高達幾十層的高樓大廈。在實際情況中，地震的發(fā)生具有很大的不確定性，而房屋建筑的數(shù)據(jù)指標在實際的計算中會有很大的差別，采用結構設計優(yōu)化理念，近乎可以給出確定性的房屋的抗震性能?？紤]房屋的防震性能，換一種說法也是要求其穩(wěn)固性及堅固性，在建筑過程中考慮到整體建造的硬度和穩(wěn)定性，設計最優(yōu)的建筑方案并采用優(yōu)良的建筑材料，讓所建成的房屋能夠切實保證了預防地震的能力。

2.4地基與砌墻體的優(yōu)化設計

打好基礎是關鍵，保證地基的實用性能也就保證了樓房整體的穩(wěn)固性。地基是建筑是基礎環(huán)節(jié)，是工程開始的初始階段，打地基之前要顧忌多方面的因素，不僅要考慮安全性、合理性、適用性，同時也要保證經濟成本的最優(yōu)化。經過實地的勘察，要根據(jù)實際情況設計計算出整體的實施方案，在要求最優(yōu)的地基效能之前。另外，實際建設房屋時，墻體的設計關乎到抗震安全性，如若發(fā)生地震，墻體的設計是否結構優(yōu)化關乎人的生命安全，實際地震中躲避到角落是保證安全的措施，所以按照結構優(yōu)化設計方法設計砌墻方案是必要的。

小結：

結構設計優(yōu)化方法在各個方面都可以加以利用，以求使事物達到更加完善的結果。

在房屋建筑結構設計中采用結構設計優(yōu)化方法是具有重要的意義?，F(xiàn)當下時代發(fā)生了轉變，人們把房屋建筑看得更重要，運用結構設計優(yōu)化方法美化房屋外觀設計及內部構造是一個有效的途徑，是使房屋的價值更加優(yōu)越的方法。我們在進行工程項目的結構設計時，除過考慮房屋的質量及安全性之外，盡可能的將設計對象更加完美是結構優(yōu)化設計的最終目的。無論在建筑房屋的任何一個環(huán)節(jié)，地基、墻體及整體的外觀設計，不管是安全新還是美觀性，采用結構優(yōu)化設計方法將建筑的房屋達到最大的優(yōu)化是必要的措施行動。

參考文獻：

[1]王博.新型野營房的結構設計和制造工藝探究[J].黑龍江科技信息，2014.

[2]張潔.建筑結構設計中安全性問題的分析[J].黑龍江科技信息，2014.

作者簡介：

史安朋，濱州正澤建筑設計有限公司；

于洋，山東大衛(wèi)國際建筑設計有限公司。