房屋建筑结构设计优化技术探索 本文关键词：结构设计，房屋建筑，探索，优化，技术
房屋建筑结构设计优化技术探索 本文简介：摘要：本文以结构优化设计的内容介绍为切入点，通过对结构优化设计步骤的分析，结合某工程案例对房屋建筑结构设计优化技术的运用展开全面探讨，并提出几点优化技术应用的注意事项，希望能够为国内房屋建筑结构设计发展提供一些理论方面的支持。关键词：设计优化内容；房屋建筑结构；优化技术；建筑结构设计1建筑结构设计优
房屋建筑结构设计优化技术探索 本文内容：
摘要：本文以结构优化设计的内容介绍为切入点，通过对结构优化设计步骤的分析，结合某工程案例对房屋建筑结构设计优化技术的运用展开全面探讨，并提出几点优化技术应用的注意事项，希望能够为国内房屋建筑结构设计发展提供一些理论方面的支持。
关键词：设计优化内容；房屋建筑结构；优化技术；建筑结构设计
1建筑结构设计优化内容
1.1输入荷载
工程结构对大气边界层气流运动形成影响后，会生成一定量的风荷载，是设计人员需要进行优化的重要内容之一。在输入风荷载时，需要明确其所具有的特性。第一，风荷载非线性特性结构特征较为明显，会形成流固耦合效应，具有动力、静力双重特性，其所具有的脉动风会对高层建筑形成直接影响，形成风振；第二，风荷载大小与空间、时间、位置有直接关联，会在周围建筑环境、地形以及地貌等因素的影响下出现改变；第三，荷载和结构几何外形有密切关联，各结构部分对风的敏感程度并不相同；第四，脉动风风向、强度与频率并不固定，随机性相对较强[1]。
1.2工程结构设计优化
在进行具体的结构设计优化时，设计人员不仅要对整体结构设计方案进行调整，同时还要对结构细部设计、基础结构设计以及屋盖系统等设计内容进行审视，做好各部分设计优化，确保设计方案的造价、选型、布置以及受力分析水平，确保所有设计部分都可以达到最优，在保证工程建设质量的同时，为工程参建各方获取更大的经济利益。
2结构设计优化步骤
整体结构设计优化步骤主要分为两步，即优化模型构建以及优化计算方案设置。（1）优化模型构建。由于现代房屋建筑多以多层为主，与传统结构相比，整体结构设计更加复杂，设计难度更大，所以需要通过构建相应模型的方式，对各环节展开科学设计。在进行模型建设时，一方面要做好变量选择，科学地对设计方案参数进行选择与设置，并将其输入模型之中，减少结构设计、计算误差，做好设计优化；另一方面对相应函数进行确定，要事先按照设定钢筋尺寸面积、房屋横截面尺寸，做好参考函数选择，且要做好函数性质分析，科学展开房屋建造成本费用控制，减少不必要的成本浪费。同时需要设置约束条件，要通过应力约束、尺寸约束以及结构强度约束等手段，对结构可靠性进行保证，确保在正常极限状态中，应力可转变为弹塑性约束、确定性约束，能够为建筑结构安全提供可靠的保障。设计人员要在展开约束条件设置的基础上，按照约束条件实况，对结构模型进行设置，以满足现行规范要求。（2）优化计算方案设置。完成模型建设后，需要展开优化计算方案设计。在实际进行方案选择时，由于会涉及多项变量与约束条件，所以从数学角度而言，方案选择属于非线性优化问题，需要以已有预定方案为依据，通过对已知约束条件进行转化的方式，运用拉格朗日乘子法、复合形法等手段，对优化设计方案进行确定，做好运算程序编撰，进而通过计算获得精准的优化方案[2]。
3优化技术在房屋建筑结构设计中的运用
在此以某工程为例，对优化技术在房屋建筑结构设计中的具体应用展开分析与研究。
3.1工程概况
本次工程为高层住宅楼，整体建筑面积为25万m2，包括5幢住宅楼。住宅楼地下部分为2层，5幢楼地下室相接连，没有设置裙房。整体建筑结构平面并不规则，结构高宽比与长宽比分别为5.4~10.3、3.7~6.9。工程结构安全等级Ⅱ级，属于丙类建筑（见表1）。在对房屋结构进行设计时，为保证最终设计方案的可行性、适用性，设计单位开始运用各种优化技术对结构设计方案展开了优化。
3.2优化技术运用
3.2.1优化房屋设计方案按照本次工程的具体施工要求，设计人员需要按照现代化房屋建筑要求与实地勘察结果，对结构优化设计进行确定。在具体进行设计时，设计人员需要对楼层高度、建筑采光距离以及地基基础等内容展开分析，从而通过合理设计，对工程总预算展开控制与调整。同时需要对结构设计的合理性展开检验，要按照之前收集的各项数据，通过对BIM技术的运用，构建仿真建筑模型，并通过输入相应数据的方式，确定结构设计是否存在问题，做好生态效益以及经济效益等的调整，确保各项结构设计问题可以得到妥善解决。由于房屋建筑结构设计优化工作量相对较大，整体计算过程较为复杂，所以设计人员需要保证计算的精准度，可通过构建多个模型的方式，做好计算方案调整与优化[3,4]。3.2.2优化排水系统设计排水系统设计会对民众建筑空间使用舒适度造成直接影响，是设计人员需要关注的重点。在对排水系统设计进行优化时，因为房屋排水需要承受较大荷载，所以可将其分布在地下室。在设计方案中，需要确保管道预留尺寸一致，要按照设定以及预留深度，通过对管线水平方向实施调整的方式，对各项管道问题形成有效管控。同时，如果管道施工需要经过承重墙，为保证整体空间安全，需要及时对墙体展开加固施工，做好管道网协调与结构设置，应尽量杜绝使用绕梁或绕柱设计。3.2.3优化主体上部设计在对主体上部结构设计进行优化时，需要借助BIM技术展开立模优化。在完成模型建立后，设计人员首先应对剪力墙设计情况展开分析，确保剪力墙质量的均匀程度，保证楼层平面刚度中心点能够与楼层结构重心相吻合，以提高整体建筑抗风以及抗地震能力；其次如果条件允许，需要适当加大剪力墙开间构造，要通过对剪力墙墙肢长度进行延长的方式，将墙肢数量控制在最低，以在使用质量达标的前提下做好混凝土使用控制；最后如果建筑自身条件允许，可通过减少钢筋使用量的方式，对建设成本进行管控，但如果条件不允许，则要避免使用过大剪力墙。3.2.4优化电气部分设计现代建筑对于电气部分的设计要求极高，强调在进行房屋建筑设计时，不仅要保证电气管线排布的科学性、美观性，同时还要为智能化系统以及用户正常用电的稳定性提供保障，要保证整体电气设计优化与结构设计优化的协调性。由于以导线形式对电气管线进行安装，会对预制结构施工形成一定阻碍，所以在设计时，需要对管线分布设计展开优化，如果要经过梁体，需要事先展开梁体预留孔洞施工，要确保墙体宽度与梁体宽度的一致性。若出现宽度不同的状况，需要保证墙体一面和梁体一面的相同性，避免出现管线裸露在墙体表面的情况。同时因为本次工程建筑为高层建筑，会在电梯部分出现大量空洞，预埋构件数量相对较多，所以设计人员需要单独对电梯部分进行计算、分析，提高整体设计的安全性、合理性。3.2.5优化桩基础设计除上述几点外，设计人员还要在工程使用年限内，对各设计阶段展开调整与完善。要明确考虑到各阶段特点与需求，再按照实际结果展开优化设计。因为桩基础是整体工程的基础与关键，该部分设计质量会对后续工程施工、楼体使用产生直接影响，所以设计人员要对桩基础设计部分展开强化。一方面要对现有设计展开分析，确定是否存在不合理之处，以便及时进行调整；另一方面要与施工单位就该部分设计展开深度交流，明确设计的可行性与技术选择的合理性，从而通过讨论对细节部分进行完善。
4优化技术应用注意事项
4.1注意细节优化
在对建筑结构设计进行优化时，需要做好结构细节处理，要运用现代计算机技术的优势，通过将软件与结构优化任务有效衔接在一起的方式，准确获取各项数据，为设计方案的精准性提供保证。例如在进行内部结构设计优化时，需要按照住户的真实入住需求，加入相应优化设计，以保证房屋的建筑特色，增强房屋建筑的整体实用性。
4.2注意优化技术与后期功能关系
因为实施设计优化的根本目的，就是为了保证建筑空间的使用效果，所以在进行设计优化时，还要处理好优化技术和后期建筑空间功能的使用关系，要以民众居住舒适度为核心，对设计方案展开优化。例如在具体施工之前，需要对工程区域噪音展开勘察，如果噪音过大，需要增加隔音设计，要在保证工程整体质量的基础上，对施工成本进行控制，以防出现本末倒置的状况。5结语本文通过对房屋建筑结构设计相关内容的论述，使我们对优化技术在结构设计中的运用有了更加清晰的认知。各房屋建筑工程项目建设单位要明确认识到结构设计优化对于整体建筑施工所起到的积极作用，要在对优化设计内容与步骤进行掌握的前提下，按照业主以及用户实际需求，科学展开优化技术运用，确保房屋整体结构设计以及细节设计均可得到切实优化，使整体设计方案更加合理，从而为整体房屋建筑施工提供可靠的保障。
参考文献
[1]李雪静．结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用[J]．建材与装饰，2018（30）：133．
[2]郎晨光．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J]．居舍，2018（16）：86．
[3]宋尧．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J]．中国高新区，2018（14）：177．
[4]叶欣．房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略[J]．中国新技术新产品，2019（03）：99-100．
作者：周金生 单位：广东华方工程设计有限公司
房屋建筑结构设计优化技术探索 来源：网络整理
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