房屋結構優化設計方法與問題
屋結構優化技術是實現房屋結構的安全、經濟、適用、美觀的基本保障。
房屋結構優化設計方法與問題【1】
摘 要：房屋結構優化技術是實現房屋結構的安全、經濟、適用、美觀的基本保障。
采用優化結構設計方法，在有限的空間內實現資源的最大化利用，不僅降低工程成本，也提高了房屋的安全與質量。
本文主要結合當今我國房屋結構設計現狀以及優化設計理念，討論了實施優化設計的原因，闡述了房屋優化設計的具體體現以及優化技術應該遵循的基本原則。
關鍵字：房屋;結構設計;優化技術
引言
目前，隨著社會經濟水平的不斷提高，土地價格也在不斷上漲。
同時，人民對住房條件的需求也在不斷上升，因此，對開發商帶來的壓力也在不斷加大。
為了實現房屋建筑經濟效益的最大化，就需要采用結構優化技術，在有限的空間內實現資源的最大利用。
房屋結構優化設計是指，采取科學合理的設計理念和技術方法來設計房屋結構，以最小的工程報價來最大化整體的建筑收益，提高房屋的質量水平，使得企業也獲得較高的利潤等。
一、我國目前房屋結構設計現狀以及實施優化設計的原因
隨著我國經濟的飛速發展，人民生活水平的不斷提高，對住房建設要求也越來越高。
同時，根據我國目前的基本國情，人口數量日益增長，住房面積需求量不斷加大。
因此，我國現階段住房建設主要以高層為主。
房屋的結構設計優化不僅能夠滿足當今大眾的需求，更能為投資者減少建筑成本。
房屋建設結構優化必須以建筑的安全性為首要原則，然后再進一步分析建筑方案，配合科學合理的設計理念，從而有效控制建筑工程造價，實現經濟效益的最大化。
根據近些年的數據資料顯示，優化建筑結構設計可以為整項建筑工程節省30%-50%的費用。
但是，在實際的設計過程中，方案設計受自然因素的影響很大，很難發揮出其本身的優越性。
例如，工程設計階段，施工方過多的縮短建筑設計時間，從而使設計效果達不到理想的要求，在縮短工程工期的同時也降低了工程設計質量;建筑設計時，設計人員的經驗不足，專業知識不完備，對一些設計軟件掌握的不夠精通;一些設計者在設計建筑時過度的關注部分結構而忽視了整體方案等等，這些因素都會導致建筑結構設計的不夠優化。
因此，房屋建筑設計者必須科學合理的分析整體建筑方案，并設計出最優的結構，才能實現經濟利益的最大化。
二、房屋結構設計優化主要體現在哪些方面
房屋結構設計優化主要是采取合適的方法以及科學的設計理念來最大化的達到房屋設計標準，如：房屋結構的合理布局、構件大小、結構框架等。
鋼筋混凝土結構的優化設計的基本理念是將建筑的具體部件以及整體布局進行分析，而頂柱、體形、層高以及拉力構件等等都會影響建筑物的整體布局。
建筑構件的布局、強度等級以及配筋構造都是建筑物具體構件的體現。
綜合以上因素，建筑方案結構需要專業知識豐富且熟知設計規范的工程技術人員設計，而且在設計時必須充分考慮各構件直接的受力特性，從而選取最優的設計方案。
三、房屋結構優化設計技術
(一)優化技術的基本原則
在工程設計優化過程中，必須以工程設計和工程價值為基本原則。
優化結構設計的最終目標是充分利用建筑材料，實現建筑構件利用的最大化。
優化結構設計不僅遵守建筑設計規范，更實現了當今建筑的審美學和價值學。
通過深化改善房屋結構設計，從而實現建筑功能更加協調完善，降低建筑成本，提高經濟效益。
房屋結構的優化必須從實際工程施工出發，結合房屋結構的具體情況，實現房屋建筑的結構的最優化設計。
在進行結構優化時，必須依據設計意圖，采用平面設計布局，降低構件質量和剛度之間的差異，減小水平負載造成的房屋扭曲，在豎直方向上采用轉換層技術，有效地降低構件的集中用力。
(二)優化設計的基本的要點
1.依據設計規范
工程師在設計建筑結構時必須具備豐富的建筑設計經驗以及熟知設計規范。
即依據科學的設計理念，將自身的優化方案融于整個工程項目設計中去。
建筑結構設計規范更多是對于工程較大的項目，因而會造成某些規定過于保守。
另外，在工程設計比較特殊或復雜時，依據某些規定將會造成建筑物的不安全。
因此，這就要求設計師在建筑設計過程中必須具備良好的專業素質以及清醒的思路、正確的判斷力，爭取將建筑結構設計做到最優。
優化房屋結構設計過程中，應注重建筑構件的細節優化，如：建筑構件的受力鋼筋，在滿足塑性的條件下盡可能的選擇性價比較高的產品，從而實現房屋結構的經濟、安全。
2.結構師主動參與建筑設計
在工程施工前期以及施工過程中，建筑結構師的主動參與對整個房屋結構優化起到關鍵性作用。
在實際的工程施工過程中，建筑設計師往往不能夠對整個結構體系進行很好的受力分析，即建筑結構師的設計理念以及其自身具備的經驗不能完全代替設計師的設計思想，同時，建筑與結構上專業知識的隔閡也無法彌補。
建筑結構設計師其豐富的工程設計經驗以及專業設計理論，積極主動的為設計師出謀劃策，只有兩者的順利合作才能設計出更加優秀的方案。
目前，我國的房屋建筑設計總是先從建筑的結構布局開始，根據結構承載負荷的不同分析所需的材料、參數等，往往這種分析方法是計算機所不能計算出的，它需要建筑結構設計師充分論證整個建筑設計方案之后做出的判斷。
而這些判斷需依據實際工程實踐經驗以及結構設計所遵循的一般規律進行。
3.加強設計團隊之間的合作
優化房屋結構是一項整體而系統的工作，它需要團隊之間的協調合作。
現代建筑主要由結構、設備、建筑三大要素組成。
因此，在工程施工過程中要明細團隊內部分工，并做好團隊合作，只有這樣才能有機的結合各個構件創造出更加完美的作品。
在建筑工程設計階段，房屋的結構設計和建筑設計是不可分割的，只有協調好兩者之間的關系，才能設計出更加美觀大方的建筑方案，同時，又降低了建筑成本，簡化施工過程，達到既美觀又實用的建筑效果。
通常建筑設計師在設計建筑時，只是一味的要求設計方案的新奇，而忽略了建筑學中基本的力學關系，這樣設計出的方案往往在結構設計上造成困難。
因此，團隊之間的協調合作是房屋結構優化的重要保障。
4.優化房屋建筑結構，解決房屋抗震問題
房屋結構的優化不僅僅能降低建筑成本、增加建筑美觀、簡化施工過程，更能加強房屋的抗震作用。
通過房屋結構優化技術，可以增加房屋抵抗外部作用的破壞，有效地降低房屋破壞程度。
因此，在房屋結構優化設計過程中，抵抗外界各種不良因素的影響成為結構優化設計工作的主要內容。
在日常的外界不良因素中，地震是最難以預測且對房屋建筑物破壞最強的，所以在房屋計算及構造上必須加強抗震措施。
如：房屋構件剛度的對稱性以及均勻性都可以有效的緩解地震對建筑物的破壞;多道防設設計理念可以有效緩沖特大地震對房屋主構件的破壞。
以上這些設計思想都是房屋結構設計的重要內容。
四、總結
工程造價對整個工程項目的經濟效益起著關鍵性作用，因此優化房屋結構設計，不僅可以降低整個工程的造價成本，更能提升整體房屋的安全級別。
結構設計與建筑設計的協調配合，充分發揮其自身的優勢，設計出最優的房屋結構。
在平面設計過程中，應遵循對稱、均勻的原則，縮小房屋構建質量與剛度之間的差異。
在豎直布置上，保證上下承重件負載的上下貫通。
建筑是藝術的表現，在保證房屋安全的前提下，結構師應敢于創新，將房屋的實用性與藝術性完美的結合在一起。
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房屋結構優化設計應用研究【2】
【摘要】人們物質需求及市場價格變化使得建筑的成本攀升，利用結構設計優化的方法對建筑結構進行優化設計是實現資源最大化的重要手段，本文建立了結構設計優化設計方法的模型及計算方法，同時強調了其在房屋結構設計應用中的注意事項，在建筑實踐中具有極強的'可操作性，同時結構設計優化也給建筑市場的發展帶來了深遠的意義。
【關鍵詞】結構設計優化設計技術 房屋結構設計 應用
近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高，相應建筑產品的品質要求也就不斷提高，這就讓開發商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發商追求的直接目標，這就需要我們利用結構設計優化設計技術方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發揮，實現經濟化、實用性和適用性的良好目標。
一、結構設計優化方法
賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結構設計相互協調密切配合的結果。
建筑結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果，而建筑設計優化設計技術方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優美的要求又能使房屋結構安全、經濟、合理，成為實際意義上的"經濟適用"房。
從建筑上分析結構設計優化方法，它主要體現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程結構總體的優化設計量方面。
房屋工程分部結構優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。
對以上幾個方面的優化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容，在實施過程中，還應該按照一切從實際出發的原則，結合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。
進行結構設計時，應在滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。
豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
(1)結構優化設計模型
結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。
結構總體的優化建立模型的大致步驟如下：一是設計變量的合理選擇。
通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。
二、目標函數的確定。
使用函數找出滿足既定條件的最優解。
最后，約束條件的確定。
房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。
設計中，要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
(2)結構優化計算方案
結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。
常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。
完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。