论文部分内容阅读
【摘 要】 在建筑工程整体造价中，十分重要的一个组成部分就是建筑结构，在具体实践过程中，如果能够科学应用结构设计优化技术，产生的经济效益和社会效益就+分的可观因此，在具体的工程结构设计中，相关的设计部门和工作人员就需要将经济、适用、合理的原则给贯彻落实下去，科学设计，将先进的科学技术手段给应用过来，对建筑结构设计方案合理选择，这样建筑工程造价成本就可以得到降低，经济效益可以达到最大化。
【关键词】 结构设计；优化设计技术；房屋结构设计；应用；意义
一、结构设计优化在房屋结构设计工作中的重要意义
（一）有效控制减少设计工作总成本
结构设计优化工作过程中，建筑层数和建筑总体面积成正比，和单位建筑占地面积成反比，通过降低单位建筑占地面积，提高建筑层数的方式，能够有效节省建筑成本。但相应的，由于建筑层数跟建筑基础承载量也成正比，建筑层数的增加，意味着建筑需要承受的压力也更大，结构量优化工作的首要目的，正是通过科学技术手段，增大建筑量基础承载量，从而保障建筑层数增加后建筑的稳定性。
（二）推动建筑结构经济性和实用性的统一
先进的结构设计优化技术可以有效降低建筑成本价量格，远胜千陈旧的结构设计方式。结构优化技术的应用，量能够充分发掘材料性能，达到建筑结构各方面因素的统一，量兼顾建筑的安全、耐用性，建筑实用性、外观精美，施工方便等各方面要求，使建筑企业立足于可持续发展式市场经济，实现建筑结构效益的最大化。
二、结构设计优化的工作方案的确立过程
一个集功能與审美一体化的成功建筑必须是将结构设计与外观设计相结合的产物。其中建筑结构设计则是设计工作中的重中之重，结构优化设计主要包括房屋的基础结构的优化设计、房屋顶盖系统的优化系统、房屋周围护栏方面的方案优化设计及其他结构细节部分的优化设计。在对房屋结构进行优化设计时，首先需要从房屋建筑的实际情况出发，从整体效应方面去考虑，在确保设计满足功能性要求后，对平面布置的规模进行设置，将建筑质量中心与其刚度之间的差距缩小，均衡力度的承载方向。以下主要简单地介绍建筑结构设计优化的模型及其具体的优化计算方案。
（一）设计模型
结构优化设计的模型建设主要是将影响结构最优设计的具体参数发掘出来，并将相关变量的参数提炼出来，建立出初步设计的函数模型。并将其通过合理性的计算方案，规划出最佳的设计方案。结构优化设计的模型建立第一步，首先需要选择选择影响整体设计的主要因素作为设计变量，将影响并不大的变量作为预定参数，从整体上减少设计程序的工作冗余。其次，将预定参数中建筑切面的尺寸及涉及到其截面积的相关数据函数表示出来，以控制总费用成本为目的。再次，制定好约束设计的条件。建筑结构设计优化的约束条件包括具体房屋的尺寸规划、结构的整体强度、预应力的相关参数限制、变形情况的规定等方面。在进行约束条件规划时需要遵照设计结构优化方案要满足房屋构造实际的标准，确保各项约束条件能够满足实际操作要求，以此来达到最优设计。
（二）优化计算方案
结构优化方法主要是一种根植于可靠度的房屋结构设计方案。其中变量较多，各类数据比较复杂。一般而言，在规划计算方案时常习惯将限制性的问题转化为无限定性的问题。在房屋结构设计中的优化计算方案一般可以采取拉氏乘子法、Powell算法等。
（三）通过对结果的综合分析，保障结构设计方案的最优化
建筑设计施工工程量庞大，需要大量的资源投入，因而在结构设计方案上追求面面俱到。综合考虑上述的三个步骤，全面细致的考虑各方面问题，从而实现设计优化技术和经济效益的对立统一至关重要。在结构设计方案优化工作中，既要防止过分节约造成的技术性缺失问题，又要避免过分关注技术，造成经济资源上的浪费。本着经济适用、安全稳定美观的原则，进行建筑结构设计的优化工作，在实际施工过程中，综合分析数据，深入实践，勇于探索，从而降低成本.实现建筑设计经济效益最优化。
三、结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
将结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，不仅能够降低工程投入成本，同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置，体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说，建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。
（一）前期设计环节
房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。
（二）抗震概念设计
在房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。
另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。 （三）房屋基础地基优化设计
房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展，房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。
（四）选择节能指标较高的结构设计类型
将建筑结构设计方案应用于房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上，提升房屋建成后的整体效益。因此，需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式，分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高，且并不需要较多材料的选用，第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置，而第三种结构综合适应能力较强，抗震效果好，且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点，在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发，将造价与后期效益均纳入考虑的范畴，据实际情况选择最佳设计方案。
四、结束语
在建筑行业激烈竞争的市场环境下，房屋建筑结构的优化举足轻重。虽然结构设计优化工作看起来繁杂琐碎，但实际上只要把握住结构设计优化的重点，不断完善结构设计优化技术，必然能成为同行业竞争提供强有力的竞争手。如何根據建筑市场的要求，在房屋结构设计中灵活运用结构设计优化技术，对建筑企业节省资源、博得巨大经济效益等方面至关重要。
参考文献：
[1]龙远盈，乔莹.浅谈结构优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2013，08：222.
[2]曲浩.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2013，08：167.
[3]田俊山，周磊.浅析结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用[J].企业技术开发，2013，09：147-148.
[4]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居（下旬刊），2013，10：18-19.
[5]陈述康.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用[J].江西建材，2013，05：49+53.
【关键词】 结构设计；优化设计技术；房屋结构设计；应用；意义
一、结构设计优化在房屋结构设计工作中的重要意义
（一）有效控制减少设计工作总成本
结构设计优化工作过程中，建筑层数和建筑总体面积成正比，和单位建筑占地面积成反比，通过降低单位建筑占地面积，提高建筑层数的方式，能够有效节省建筑成本。但相应的，由于建筑层数跟建筑基础承载量也成正比，建筑层数的增加，意味着建筑需要承受的压力也更大，结构量优化工作的首要目的，正是通过科学技术手段，增大建筑量基础承载量，从而保障建筑层数增加后建筑的稳定性。
（二）推动建筑结构经济性和实用性的统一
先进的结构设计优化技术可以有效降低建筑成本价量格，远胜千陈旧的结构设计方式。结构优化技术的应用，量能够充分发掘材料性能，达到建筑结构各方面因素的统一，量兼顾建筑的安全、耐用性，建筑实用性、外观精美，施工方便等各方面要求，使建筑企业立足于可持续发展式市场经济，实现建筑结构效益的最大化。
二、结构设计优化的工作方案的确立过程
一个集功能與审美一体化的成功建筑必须是将结构设计与外观设计相结合的产物。其中建筑结构设计则是设计工作中的重中之重，结构优化设计主要包括房屋的基础结构的优化设计、房屋顶盖系统的优化系统、房屋周围护栏方面的方案优化设计及其他结构细节部分的优化设计。在对房屋结构进行优化设计时，首先需要从房屋建筑的实际情况出发，从整体效应方面去考虑，在确保设计满足功能性要求后，对平面布置的规模进行设置，将建筑质量中心与其刚度之间的差距缩小，均衡力度的承载方向。以下主要简单地介绍建筑结构设计优化的模型及其具体的优化计算方案。
（一）设计模型
结构优化设计的模型建设主要是将影响结构最优设计的具体参数发掘出来，并将相关变量的参数提炼出来，建立出初步设计的函数模型。并将其通过合理性的计算方案，规划出最佳的设计方案。结构优化设计的模型建立第一步，首先需要选择选择影响整体设计的主要因素作为设计变量，将影响并不大的变量作为预定参数，从整体上减少设计程序的工作冗余。其次，将预定参数中建筑切面的尺寸及涉及到其截面积的相关数据函数表示出来，以控制总费用成本为目的。再次，制定好约束设计的条件。建筑结构设计优化的约束条件包括具体房屋的尺寸规划、结构的整体强度、预应力的相关参数限制、变形情况的规定等方面。在进行约束条件规划时需要遵照设计结构优化方案要满足房屋构造实际的标准，确保各项约束条件能够满足实际操作要求，以此来达到最优设计。
（二）优化计算方案
结构优化方法主要是一种根植于可靠度的房屋结构设计方案。其中变量较多，各类数据比较复杂。一般而言，在规划计算方案时常习惯将限制性的问题转化为无限定性的问题。在房屋结构设计中的优化计算方案一般可以采取拉氏乘子法、Powell算法等。
（三）通过对结果的综合分析，保障结构设计方案的最优化
建筑设计施工工程量庞大，需要大量的资源投入，因而在结构设计方案上追求面面俱到。综合考虑上述的三个步骤，全面细致的考虑各方面问题，从而实现设计优化技术和经济效益的对立统一至关重要。在结构设计方案优化工作中，既要防止过分节约造成的技术性缺失问题，又要避免过分关注技术，造成经济资源上的浪费。本着经济适用、安全稳定美观的原则，进行建筑结构设计的优化工作，在实际施工过程中，综合分析数据，深入实践，勇于探索，从而降低成本.实现建筑设计经济效益最优化。
三、结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
将结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，不仅能够降低工程投入成本，同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置，体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说，建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。
（一）前期设计环节
房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。
（二）抗震概念设计
在房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。
另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。 （三）房屋基础地基优化设计
房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展，房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。
（四）选择节能指标较高的结构设计类型
将建筑结构设计方案应用于房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上，提升房屋建成后的整体效益。因此，需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式，分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高，且并不需要较多材料的选用，第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置，而第三种结构综合适应能力较强，抗震效果好，且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点，在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发，将造价与后期效益均纳入考虑的范畴，据实际情况选择最佳设计方案。
四、结束语
在建筑行业激烈竞争的市场环境下，房屋建筑结构的优化举足轻重。虽然结构设计优化工作看起来繁杂琐碎，但实际上只要把握住结构设计优化的重点，不断完善结构设计优化技术，必然能成为同行业竞争提供强有力的竞争手。如何根據建筑市场的要求，在房屋结构设计中灵活运用结构设计优化技术，对建筑企业节省资源、博得巨大经济效益等方面至关重要。
参考文献：
[1]龙远盈，乔莹.浅谈结构优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2013，08：222.
[2]曲浩.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2013，08：167.
[3]田俊山，周磊.浅析结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用[J].企业技术开发，2013，09：147-148.
[4]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居（下旬刊），2013，10：18-19.
[5]陈述康.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用[J].江西建材，2013，05：49+53.