论文部分内容阅读
摘要：房屋结构设计中的建筑结构设计优化，是一个涉及到各种因素的决策过程，也是一个综合性很强的技术筛选过程。耐用、实惠、舒适、美观和安全，是房屋结构设计的几种重要目标；这些重要價值是相互联系、相辅相成的，而不应当是彼此矛盾的。本文主要就是针对房屋建筑设计中的结构设计来进行优化。
关键词：房屋建筑；建筑设计；结构设计
中图分类号： TU2 文献标识码： A
引言
房屋建筑的优化设计不仅可以提高建筑的功能性、安全性和耐久性，而且还可以在满足人们对各种功能要求的基础上，提升建筑物的美观性和经济性。因此，房屋建筑机构设计人员应该在设计中，充分的应用优化技术，选择合理的建筑结构设计方案，降低建筑工程的成本。
1、房屋建筑结构设计优化的内容或意义
当前，我国经济快速发展，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是改善人居环境方面重要手段。房屋结构设计优化理念是以最大限度满足建筑功能要求为准则，同时要满足结构的可行、安全、经济性为目标。根据工程建设的基本状况，以计划成本为控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节设计，建立起一种关于结构优化设计的模型，确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。房屋建筑结构优化设计意义重大，房屋建筑进行结构设计优化可最大化满足建筑使用功能，节省材料。一是增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。大量资料表明，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。
2、房屋建筑设计中优化结构设计的方法
建筑设计往往在建筑地点、建筑类型及建筑造价三者决定之後进行。因此，建筑设计是对於环境、用途和经济上的条件和要求加以运筹调整和具体化的过程。这种过程不但有其实用价值，而且有其精神价值，因为为任何一种社会活动所创造的空间布置将影响到人们在其中活动的方式，这就是建筑设计目标。这需要建筑设计与建筑结构设计技术相互协调、密切配合。建筑结构设计我们都追求安全、适用、经济、美观、施工简单等五种目标。文中的结构设计优化，实现建筑设计技术优化的目的，能应用于实践，它不但满足了人们对建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋的结构设计合理、性能安全、经济，成为名副其实的“经济适用”建筑。结构设计优化方法从建筑上来分析，它主要体现在优化设计的建筑工程结构和建筑工程结构的总体优化设计两个方面。
2.1、建筑模型的优化结构设计方法
一项大的建筑工程，先设计建筑模型，那么建筑模型的优化是十分必要的。建筑工程的结构优化设计主要包括：基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。除此之外，还需要做选型、布置、受力分析、造价分析等内容的优化设计。所有这些设计，都按照一切从实际出发的原则来进行，根据工程的具体实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。在进行结构设计时，首先要满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样可以避免水平荷载与建筑物中太大的扭转作用力。在竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，我们要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
2.2、建筑模型的优化结构设计的计算方案
完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。然而，结构设计的优化涉及到多个变量、多个约束条件，这是属于一个非线性的优化问题，在设定计算方案时，需要将有约束条件转变为无约束条件来进行计算。建筑工程设计中常用的方法有powell 算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用这些方法来计算建筑模型的优化结构设计方案。
3、房屋建筑设计中的结构优化设计
3.1、参与结构设计优化的前期工作
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。
3.2、房屋建筑结构在设计中应遵循结构设计规范
房屋建筑结构优化设计的目的是追求适用、安全、经济、美观以及便利施工，因此，房屋建筑结构优化设计不但要求结构设计工程师有丰富的设计经验，也同时也要要对房屋建筑结构规范的条文有较为详细的了解，在房屋建筑结构设计规范的基础上，能够把自身的结构设计方案科学的融入到整个项目工程中。对于一些大面广的工程中，某些条文规定不可避免的偏于保守，同时，也有些条文对一些特殊、复杂工程的设计工程条文安全性不足。因此，房屋建筑结构工程师在优化设计中，应该充分利用扎实专业知识与丰富的经验，对上述问题做出科学与正确的判断，从而能够把握设计，使设计成果逐步优化，不断创新。
3.3、直觉优化（概念设计优化）技术与建筑结构设计
一般地，相同建筑方案能有花样繁多的结构设计；确立了结构建筑，即便在相同的荷载力的作用下也有很多不同的分析法；在具体的分析中材料、设计参数和荷载等的各项取值都是随意的：对建筑的细部处理方法更是花样繁多，而以上的这些情况都是电脑不能有效解决的，这就需要设计师自行进行判断。然而判断必须要符合设计的常规规律，而且要综合考虑实践经验进行，这就是我们之前说过的具体的概念设计的定义。所以该设计存在，在设计人员选择备选方案的具体过程里。
3.4、进行概念设计优化就是要解决房屋建筑结构设计中的复杂问题
在对房屋建筑结构进行设计的过程中，我们的最终目的就是要保证房屋建筑结构的耐久性、功能性和安全性，另外还要尽可能的延长结构和构件的使用寿命，同时降低工程的施工成本。房屋建筑在施工以及投入使用后，是会遇到很多不可抗拒的外力因素的，因此我们进行概念设计优化工作就是要保证房屋建筑在面对这些外力因素时是不会倒塌的。而概念优化设计的最重要的内容实际上就是要详细的分析建筑物怎样才能应对好外部的复杂的各种环境因素，其中地震的作用是最为复杂也是最为强大的环境因素。通常在地震来临时，我们很难及时的预测其发生的时间、地点以及其能量等级等内容，地震活动也无法参照过去所发生的例子，所以当地震活动来临时，它对建筑将会造成非常严重的损害。因此我们必须考虑到建筑物是会受到地震的作用的，要避免地震活动对房屋建筑造成巨大的损害。所以我们在进行结构设计时，应选择最为科学合理的抗震设计方案，设计中我们应多采用多道设防思想。
结束语
房屋建筑的性能指标有很多，如房屋建筑的安全性、耐久性、经济性和美观性等。而房屋建筑结构设计质量的优劣，关系到建筑物整体功能的发挥。因此，改革建筑结构设计理念，优化建筑结构设计方案不但是节约建筑成本，便于施工操作的具体措施，更是满足人们对房屋功能的需要，为广大民众提供良好舒适的生活居住环境。
参考文献
[1]张利民.房屋建筑工程中结构设计优化技术分析[J].科技创新导报,2012,32:49.
[2]胡天水.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].中华民居(下旬刊),2013,04:45-46.
[3]陶小林,杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用,2013,16:264.
关键词：房屋建筑；建筑设计；结构设计
中图分类号： TU2 文献标识码： A
引言
房屋建筑的优化设计不仅可以提高建筑的功能性、安全性和耐久性，而且还可以在满足人们对各种功能要求的基础上，提升建筑物的美观性和经济性。因此，房屋建筑机构设计人员应该在设计中，充分的应用优化技术，选择合理的建筑结构设计方案，降低建筑工程的成本。
1、房屋建筑结构设计优化的内容或意义
当前，我国经济快速发展，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是改善人居环境方面重要手段。房屋结构设计优化理念是以最大限度满足建筑功能要求为准则，同时要满足结构的可行、安全、经济性为目标。根据工程建设的基本状况，以计划成本为控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节设计，建立起一种关于结构优化设计的模型，确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。房屋建筑结构优化设计意义重大，房屋建筑进行结构设计优化可最大化满足建筑使用功能，节省材料。一是增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。大量资料表明，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。
2、房屋建筑设计中优化结构设计的方法
建筑设计往往在建筑地点、建筑类型及建筑造价三者决定之後进行。因此，建筑设计是对於环境、用途和经济上的条件和要求加以运筹调整和具体化的过程。这种过程不但有其实用价值，而且有其精神价值，因为为任何一种社会活动所创造的空间布置将影响到人们在其中活动的方式，这就是建筑设计目标。这需要建筑设计与建筑结构设计技术相互协调、密切配合。建筑结构设计我们都追求安全、适用、经济、美观、施工简单等五种目标。文中的结构设计优化，实现建筑设计技术优化的目的，能应用于实践，它不但满足了人们对建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋的结构设计合理、性能安全、经济，成为名副其实的“经济适用”建筑。结构设计优化方法从建筑上来分析，它主要体现在优化设计的建筑工程结构和建筑工程结构的总体优化设计两个方面。
2.1、建筑模型的优化结构设计方法
一项大的建筑工程，先设计建筑模型，那么建筑模型的优化是十分必要的。建筑工程的结构优化设计主要包括：基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。除此之外，还需要做选型、布置、受力分析、造价分析等内容的优化设计。所有这些设计，都按照一切从实际出发的原则来进行，根据工程的具体实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。在进行结构设计时，首先要满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样可以避免水平荷载与建筑物中太大的扭转作用力。在竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，我们要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
2.2、建筑模型的优化结构设计的计算方案
完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。然而，结构设计的优化涉及到多个变量、多个约束条件，这是属于一个非线性的优化问题，在设定计算方案时，需要将有约束条件转变为无约束条件来进行计算。建筑工程设计中常用的方法有powell 算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用这些方法来计算建筑模型的优化结构设计方案。
3、房屋建筑设计中的结构优化设计
3.1、参与结构设计优化的前期工作
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。
3.2、房屋建筑结构在设计中应遵循结构设计规范
房屋建筑结构优化设计的目的是追求适用、安全、经济、美观以及便利施工，因此，房屋建筑结构优化设计不但要求结构设计工程师有丰富的设计经验，也同时也要要对房屋建筑结构规范的条文有较为详细的了解，在房屋建筑结构设计规范的基础上，能够把自身的结构设计方案科学的融入到整个项目工程中。对于一些大面广的工程中，某些条文规定不可避免的偏于保守，同时，也有些条文对一些特殊、复杂工程的设计工程条文安全性不足。因此，房屋建筑结构工程师在优化设计中，应该充分利用扎实专业知识与丰富的经验，对上述问题做出科学与正确的判断，从而能够把握设计，使设计成果逐步优化，不断创新。
3.3、直觉优化（概念设计优化）技术与建筑结构设计
一般地，相同建筑方案能有花样繁多的结构设计；确立了结构建筑，即便在相同的荷载力的作用下也有很多不同的分析法；在具体的分析中材料、设计参数和荷载等的各项取值都是随意的：对建筑的细部处理方法更是花样繁多，而以上的这些情况都是电脑不能有效解决的，这就需要设计师自行进行判断。然而判断必须要符合设计的常规规律，而且要综合考虑实践经验进行，这就是我们之前说过的具体的概念设计的定义。所以该设计存在，在设计人员选择备选方案的具体过程里。
3.4、进行概念设计优化就是要解决房屋建筑结构设计中的复杂问题
在对房屋建筑结构进行设计的过程中，我们的最终目的就是要保证房屋建筑结构的耐久性、功能性和安全性，另外还要尽可能的延长结构和构件的使用寿命，同时降低工程的施工成本。房屋建筑在施工以及投入使用后，是会遇到很多不可抗拒的外力因素的，因此我们进行概念设计优化工作就是要保证房屋建筑在面对这些外力因素时是不会倒塌的。而概念优化设计的最重要的内容实际上就是要详细的分析建筑物怎样才能应对好外部的复杂的各种环境因素，其中地震的作用是最为复杂也是最为强大的环境因素。通常在地震来临时，我们很难及时的预测其发生的时间、地点以及其能量等级等内容，地震活动也无法参照过去所发生的例子，所以当地震活动来临时，它对建筑将会造成非常严重的损害。因此我们必须考虑到建筑物是会受到地震的作用的，要避免地震活动对房屋建筑造成巨大的损害。所以我们在进行结构设计时，应选择最为科学合理的抗震设计方案，设计中我们应多采用多道设防思想。
结束语
房屋建筑的性能指标有很多，如房屋建筑的安全性、耐久性、经济性和美观性等。而房屋建筑结构设计质量的优劣，关系到建筑物整体功能的发挥。因此，改革建筑结构设计理念，优化建筑结构设计方案不但是节约建筑成本，便于施工操作的具体措施，更是满足人们对房屋功能的需要，为广大民众提供良好舒适的生活居住环境。
参考文献
[1]张利民.房屋建筑工程中结构设计优化技术分析[J].科技创新导报,2012,32:49.
[2]胡天水.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].中华民居(下旬刊),2013,04:45-46.
[3]陶小林,杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用,2013,16:264.