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[摘 要]现代建筑行业主要朝着民用建筑化、高层化方向发展。而在建筑行业中，其结构的设计效果则直接影响着该建筑工程的建造成本、经济效益和社会效益。因此，现代房屋结构设计中基本都运用了优化处理，这样能够节省成本和资源，同时也能够使得居住者获益。
[关键词]建筑房屋；结构设计；优化方法；应用；
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0140-01
1 房屋建筑结构优化方法的重要性
如今，随着城市化进程的不断加快，城市建筑土地资源越来越紧缺，因此高层或超高层住房将成为城市住宅的发展方向，相较于传统的建筑模式，高层建筑等新型建筑的建设具有更大的难度，这就要求相关的施工建设人员应该重视房屋结构优化问题，在减少资金投入的同时，进行细致的建筑设计方案规划，运用新技术和新理念，建设出既安全又经济的建筑。根据相关数据可以看出合理的房屋结构设计可以减少建设资金投入，与没有进行设计优化的建筑相比采用优化法进行优化后的建筑能够节省10%～20%的建设费用。不过，在实际的施工建设过程中，优化设计的实施往往不是一帆风顺的，可能因为多方面的限制而难以进行。首先，很多施工单位都会因为赶工程进度，而不顾施工质量，对于房屋设计的缺陷不予及时的优化处理，而对最后的建筑质量造成影响。其次，还有一些施工建设人员自身经验不足、专业素质不高，无法进行建筑设计优化。最后，还因为一些施工建设人员和设计人员只注重建筑的部分建设，而忽视建筑的整体设计，不能准确的制定工程预案，影响建筑整体的造价。对建筑的结构进行设计优化能够合理的规划建筑设计，减少工程资金投入，房屋结构各个方面整合起来，保证建筑质量，为人们提供经济安全的住房。
二、房屋设计中建筑结构设计优化的技术
1.概念设计优化技术与房屋结构设计优化相结合
概念设计优化技术就是设计人员根据设计的一般规律和实践经验，对房屋建筑结构设计的多种方案进行分析并择优选择方案的过程。建筑物的结构布置，房屋细节部位的处理，载荷的确定及仪器设备参数的选取等都需要设计人员进行概念设计。概念设计需要设计人员对方案进行全面的、综合的分析，从而选择出最佳方案。
2.概念设计优化技术与实际建筑的设计问题相结合
在地震等不可预期的自然灾害中，房屋一旦倒塌或损坏，将会对人们的生命财产造成严重的损失。因此，房屋结构设计必须考虑抗震结构设计的优化。对房屋的抗震设计而言，概念设计优化技术尤为重要。因为地震发生的复杂性和强度的不确定性，使得计算设计很难进行。而概念设计是综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素，选择抗震性和经濟性最强的方案[3]。房屋抗震结构设计中概念设计的指导思想是小震不坏、中震可修、大震不倒的分类设防抗震思想和多道设防思想。多道设防思想是指在发生大地震时，先破坏房屋次要的结构，消耗地震能量，尽量保证房屋的主体结构不遭到破坏。通过概念设计优化技术，结合房屋建筑的实际情况，使房屋在各种不确定的外部灾害的作用下避免坍塌和损坏，尽量将损坏程度及经济损失减小到最低。
三、房屋设计中建筑结构设计优化的步骤
1.构造结构设计优化模型。
设计优化模型的构造一般分为三步进行。第一步是选择合适的设计变量。一般选择对建筑结构影响较大的参数变，这样可以有效简化设计工作和减少计算量。第二步是确定目标函数。在满足设计要求及规范的条件下，使房屋设计的造价最小。第三步是确定约束条件。约束条件包括各个方面，比如应力约束条件、强度约束条件等。
2.选定结构设计优化方案。
房屋建筑结构的设计优化问题是多变量、多约束条件的非线性优化问题。在计算过程中，需要先将问题转化为无约束条件的线性优化问题。[4]一般来说，房屋设计优化问题的求解过程比较复杂，需要通过计算机编程来实现。
3.进行计算机编程
根据建立的模型及优化方案，进行计算机编程。计算机编程应选择运算速度快且功能较全的编程软件。在编程时要选择合适的方法，需考虑的因素有：编写及形成程序所需花费的工作量及其他代价；解出所要求的最优化问题，计算机执行程序所花费的时间和费用；程序预期的可靠性，即是否有把握达到所期望的结果；程序的通用性，即是否可以用它来解决其他问题。总之，应从经济效益出发，选择合适的方法，使程序达到最优的预期结果。
4.结果分析
通过结果分析，选出最佳的优化设计方案。建筑结构设计的优化应综合考虑各种因素，以期达到安全、经济与实用的综合最优化。
5.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、民用建筑结构优化措施
1、提升民用建筑结构设计质量
针对民用建筑结构设计中存在标注不全、设计粗糙和违反规范条文等问题，应在出施工力之前予以解决，这就要求建筑结构设计人员具有一定的专业知识和职业素养。定期对设计人员进行专业培训学习，不断提升设计人员的业务水平和责任心，端正设计人员的态度，提升建筑结构设计的水平和质量。在选择设计方时，要对设计方的相关证书和资质进行审查，保证民用建筑结构的设计质量，从源头上提升建筑结构设计的安全性和整个建筑工程的质量。
2、优化民用建筑结构模型
民用建筑涉及国计民生，是与人民群众利益联系最紧密的建筑工程，因此在设计前必须对民用建筑结构模型进行合理优化设计，对房屋的结构体系、围护结构、房屋的各个细节结构进行合理优化设计，保证建筑结构的承重、受力符合相关规范和要求。在进行建筑结构设计时还要充分考虑经济原则，保证建筑结构安全的同时还要尽可能降低建筑结构的成本，实现经济效益的最大化。
3、提高民用建筑结构设计的安全性
现阶段的民用设计普遍存在着抗震设计不足，结构设计不合理等现象。因此，为了保证建筑结构的安全性和使用寿命，必须对民用建筑结构进行合理设计。在民用建筑结构设计时，要尽可能选择合理的结构类型。比如现阶段运用广泛钢结构，钢结构与传统的钢筋混凝土结构相比，具有强度高、质量轻、工期短等特点，适应现阶段民用建筑结构的设计要求。
为了更好地保障民用建筑的安全性，建筑物地基基础部分的设计不容忽视，在进行民用建筑结构设计时，要充分考虑场地条件及地基承载力特征值，根据建筑本身的结构特点选择合适的基础结构形式，保证地基基础部分受力均匀，满足整个建筑的设计要求。当施工过程中出现问题时能够及时与设计人员沟通，共同商议处理方法，保证施工进度和施工质量，使地基基础部分符合建筑设计的要求。
结束语
总而言之，只有不断提升民用建筑结构设计人员的能力和素质，使设计出的方案更加合理有效，促进我国建筑产业的可持续发展，使建筑结构设计向安全、合理、科学的方向转变。
参考文献
[1] 李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年6期
[2] 冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期
[3] 田文峰.论建筑结构设计优化的重要分析.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年18期
[关键词]建筑房屋；结构设计；优化方法；应用；
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0140-01
1 房屋建筑结构优化方法的重要性
如今，随着城市化进程的不断加快，城市建筑土地资源越来越紧缺，因此高层或超高层住房将成为城市住宅的发展方向，相较于传统的建筑模式，高层建筑等新型建筑的建设具有更大的难度，这就要求相关的施工建设人员应该重视房屋结构优化问题，在减少资金投入的同时，进行细致的建筑设计方案规划，运用新技术和新理念，建设出既安全又经济的建筑。根据相关数据可以看出合理的房屋结构设计可以减少建设资金投入，与没有进行设计优化的建筑相比采用优化法进行优化后的建筑能够节省10%～20%的建设费用。不过，在实际的施工建设过程中，优化设计的实施往往不是一帆风顺的，可能因为多方面的限制而难以进行。首先，很多施工单位都会因为赶工程进度，而不顾施工质量，对于房屋设计的缺陷不予及时的优化处理，而对最后的建筑质量造成影响。其次，还有一些施工建设人员自身经验不足、专业素质不高，无法进行建筑设计优化。最后，还因为一些施工建设人员和设计人员只注重建筑的部分建设，而忽视建筑的整体设计，不能准确的制定工程预案，影响建筑整体的造价。对建筑的结构进行设计优化能够合理的规划建筑设计，减少工程资金投入，房屋结构各个方面整合起来，保证建筑质量，为人们提供经济安全的住房。
二、房屋设计中建筑结构设计优化的技术
1.概念设计优化技术与房屋结构设计优化相结合
概念设计优化技术就是设计人员根据设计的一般规律和实践经验，对房屋建筑结构设计的多种方案进行分析并择优选择方案的过程。建筑物的结构布置，房屋细节部位的处理，载荷的确定及仪器设备参数的选取等都需要设计人员进行概念设计。概念设计需要设计人员对方案进行全面的、综合的分析，从而选择出最佳方案。
2.概念设计优化技术与实际建筑的设计问题相结合
在地震等不可预期的自然灾害中，房屋一旦倒塌或损坏，将会对人们的生命财产造成严重的损失。因此，房屋结构设计必须考虑抗震结构设计的优化。对房屋的抗震设计而言，概念设计优化技术尤为重要。因为地震发生的复杂性和强度的不确定性，使得计算设计很难进行。而概念设计是综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素，选择抗震性和经濟性最强的方案[3]。房屋抗震结构设计中概念设计的指导思想是小震不坏、中震可修、大震不倒的分类设防抗震思想和多道设防思想。多道设防思想是指在发生大地震时，先破坏房屋次要的结构，消耗地震能量，尽量保证房屋的主体结构不遭到破坏。通过概念设计优化技术，结合房屋建筑的实际情况，使房屋在各种不确定的外部灾害的作用下避免坍塌和损坏，尽量将损坏程度及经济损失减小到最低。
三、房屋设计中建筑结构设计优化的步骤
1.构造结构设计优化模型。
设计优化模型的构造一般分为三步进行。第一步是选择合适的设计变量。一般选择对建筑结构影响较大的参数变，这样可以有效简化设计工作和减少计算量。第二步是确定目标函数。在满足设计要求及规范的条件下，使房屋设计的造价最小。第三步是确定约束条件。约束条件包括各个方面，比如应力约束条件、强度约束条件等。
2.选定结构设计优化方案。
房屋建筑结构的设计优化问题是多变量、多约束条件的非线性优化问题。在计算过程中，需要先将问题转化为无约束条件的线性优化问题。[4]一般来说，房屋设计优化问题的求解过程比较复杂，需要通过计算机编程来实现。
3.进行计算机编程
根据建立的模型及优化方案，进行计算机编程。计算机编程应选择运算速度快且功能较全的编程软件。在编程时要选择合适的方法，需考虑的因素有：编写及形成程序所需花费的工作量及其他代价；解出所要求的最优化问题，计算机执行程序所花费的时间和费用；程序预期的可靠性，即是否有把握达到所期望的结果；程序的通用性，即是否可以用它来解决其他问题。总之，应从经济效益出发，选择合适的方法，使程序达到最优的预期结果。
4.结果分析
通过结果分析，选出最佳的优化设计方案。建筑结构设计的优化应综合考虑各种因素，以期达到安全、经济与实用的综合最优化。
5.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、民用建筑结构优化措施
1、提升民用建筑结构设计质量
针对民用建筑结构设计中存在标注不全、设计粗糙和违反规范条文等问题，应在出施工力之前予以解决，这就要求建筑结构设计人员具有一定的专业知识和职业素养。定期对设计人员进行专业培训学习，不断提升设计人员的业务水平和责任心，端正设计人员的态度，提升建筑结构设计的水平和质量。在选择设计方时，要对设计方的相关证书和资质进行审查，保证民用建筑结构的设计质量，从源头上提升建筑结构设计的安全性和整个建筑工程的质量。
2、优化民用建筑结构模型
民用建筑涉及国计民生，是与人民群众利益联系最紧密的建筑工程，因此在设计前必须对民用建筑结构模型进行合理优化设计，对房屋的结构体系、围护结构、房屋的各个细节结构进行合理优化设计，保证建筑结构的承重、受力符合相关规范和要求。在进行建筑结构设计时还要充分考虑经济原则，保证建筑结构安全的同时还要尽可能降低建筑结构的成本，实现经济效益的最大化。
3、提高民用建筑结构设计的安全性
现阶段的民用设计普遍存在着抗震设计不足，结构设计不合理等现象。因此，为了保证建筑结构的安全性和使用寿命，必须对民用建筑结构进行合理设计。在民用建筑结构设计时，要尽可能选择合理的结构类型。比如现阶段运用广泛钢结构，钢结构与传统的钢筋混凝土结构相比，具有强度高、质量轻、工期短等特点，适应现阶段民用建筑结构的设计要求。
为了更好地保障民用建筑的安全性，建筑物地基基础部分的设计不容忽视，在进行民用建筑结构设计时，要充分考虑场地条件及地基承载力特征值，根据建筑本身的结构特点选择合适的基础结构形式，保证地基基础部分受力均匀，满足整个建筑的设计要求。当施工过程中出现问题时能够及时与设计人员沟通，共同商议处理方法，保证施工进度和施工质量，使地基基础部分符合建筑设计的要求。
结束语
总而言之，只有不断提升民用建筑结构设计人员的能力和素质，使设计出的方案更加合理有效，促进我国建筑产业的可持续发展，使建筑结构设计向安全、合理、科学的方向转变。
参考文献
[1] 李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年6期
[2] 冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期
[3] 田文峰.论建筑结构设计优化的重要分析.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年18期