房屋建筑结构的优化技术探讨？

~ 随着我国社会经济的不断发展，人们的生活质量普遍提高，对房屋的功能也有了更高的要求，除了对房屋建筑一般的实用价值和安全性能考虑以外，对建筑美观和经济适用等选择标准也有所提高。因此建筑设计师需要结合建筑的结构设计和外型条件，将建筑设计的安全适用、审美作用、经济价值和简化施工等因素充分融合到房屋建筑设计中，不断优化改善设计方案，以满足人们对房屋建筑的总体要求。文章主要对房屋建筑结构设计中优化技术的应用进行分析探讨，研究适用性强的建筑优化设计。
1建筑结构设计优化方法
房屋建筑结构优化设计一般包含屋基结构优化、护栏结构优化、房顶结构优化和细致结构优化等设计工作。对房屋结构的优化设计需要结合实际条件，再整体分析考虑，以达到设计的功能需求。然后通过合理设置建筑的平面布局，来缩小建筑中心和刚度之间的差距，将承载的力度均匀分配。另外，房屋建筑结构设计优化技术也有效的提高了土地资源的利用率，给建筑行业带来巨大的经济效益，同时也能充分满足住房用户的生活需求和安全保障，所以建筑结构设计优化技术对房屋建筑意义重大。
1．1优化房建结构模型
建筑结构设计优化的基础是数学模型，所以在房屋结构设计过程中，需要结合实际条件来构建数学模型，并运用科学合理的优化方法来调整建筑结构设计，以达到最佳效果。结构设计优化模型一般先进行设计变量的合理选择，保留牵动因素比较小的预定变量，再以控制建筑成本为目标构建由建筑尺寸与相关数据所表示的目标函数，最后结合房屋尺寸、结构强度、变形要求和预应力等因素，全面考虑建筑结构的限制条件，以达到房屋构造最优的设计标准。
1．2优化房建结构设计的数学计算
优化建筑结构设计属于非线性的数学问题，其中包括很多限制因素和相关变量。实际结构优化设计通常采用拉氏乘子法和符合型法等方法，把限制条件换成无限制条件来简化计算过程，再输入相应的运算程序就可以得到建筑结构设计的最优方案。
1．3优化概念设计
优化过程不能一味的依靠计算机设计软件，还应结合计算机设计与人工设计，充分发挥概念设计在优化技术中的关键作用。例如，在进行建筑材料优化选择时，适合采用人工方法分析各类材料的性能;在进行技术参数设定时，适合采用计算机方法对设计标准进行优化。虽然在设计过程中计算机能够有效解决人工难以完成的庞大计算问题，但是它并不能设计出非常切合实际需求的结构设计方案。因此在建筑工程的实际设计中，应该根据实际情况灵活的运用概念设计优化技术和计算机技术，对建筑结构进行合理的分析和改进，这样实现建筑工程整体的最优化。
1．4价值工程优化设计
价值工程，即以最少的周期成本有效的实现建筑结构的必要功能。其核心是通过对建筑进行功能分析，及时的排除不切实际的功能需求和过剩功能，以达到降低成本，提高效益的目的。建筑产品的价值是由它的成本和功能共同决定的，对于建筑产品来说，不同的价值方法带来的价值表现也会有所差异。有些方法是保持建筑成本不变来提高房屋的功能，或是保证功能不变的情况下降低投入成本，还有些方法是小幅度的增加其成本以满足房屋功能的大幅度提高等。
这些方法在做成本分析的时候，不仅只是考虑建筑生产的总投资，还做到了预算建筑产品的使用成本和后期维护成本等全周期的成本分析。价值工程必须依照价值原则性、功能多变性、成本的波动性、成本与功能的相互性和创新性等原理来实施。在工程造价控制的过程中价值工程主要考虑的是如何实现建筑的核心价值。通过合理的建立项目的内部反馈和外部反馈，有效的掌握用户的实际需求，以实现项目最终的价值目标。
1．5加固过程的优化设计
为保障建筑物建成后长期的的安全使用，就需要在建筑过程中制定合理的加固方案。加固方案在一定程度上也决定了建筑物的使用性能，一旦加固方案设计失败，整个建筑的安全使用将会受到严重的威胁，基本的的使用标准也根本达不到，因此就会给建筑工程带来不可估量的经济亏损。加固工程的重点工作是加固方案的制作，由于其具有多样化的供给、单一化的需求和难以更改的设计方向等特点，一旦确定将加固方案实施到加固工程中，后期就不容易对加固方案822•工程结构•在进行调整，因此会导致大量的人力、物力和财力资源的白白浪费，所以为了保障和增强房屋建筑结构的稳定性，必须依照现行规定的国家标准水平来合理的选择加固方案，以达到建筑物使用功能的要求水平。
2优化技术的实际应用
2．1建筑前期设计过程优化技术的运用
建筑的前期设计在整个建筑经济设计中起着主导的作用，会直接影响建筑项目的总投资量。在房屋设计过程中，建筑结构优化设计实施方案的落后一直是当前普遍存在的问题，如果在设计初期不进行科学合理的结构设计，后期房屋结构的设计可能会产生不可逆转的损失。所以就要求设计人员充分应用建筑结构优化设计方法，在前期设计过程中选择可行的结构模型，制定合理建筑设计方案，为建筑的整体设计打下良好的基础。
2．2结构材料的优化应用
房屋建筑结构的优化设计中，结构材料将会直接影响建筑整体的结构性能，表1对各种材料的性能指标做出了对比。在结构设计中需要重视材料的选择，良好性能的材料是房屋建筑优化设计实施的重要基础。比如建筑中混凝土具有良好的抗压性能，而钢铁结构具有良好的抗拉扯能力，这些材料都有其独特的用途，充分利用它们的优势可以在很大程度上提高建筑工程的整体质量。事实证明，在6．9级的地震区域中，与普通钢筋混凝土转换柱相比，型钢混凝土转换柱作为框支剪力墙结构可以有效地减少20%左右的截面面积，如果再利用钢管混凝土柱的抗拉、抗剪和抗压等优势还可以进一步减小截面面积。因此建筑的有效使用面积和使用功能都会得到相应的增加。由此看来，合理的选择材料在高层建筑和庞大建筑的结构设计中十分关键。
2．3建筑地基优化技术的运用
房屋的地基是建筑结构设计的首先任务，也是施工过程的关键。合理有效的规划地基的结构可以实现房屋结构的优化设计的目标。在建筑业不断发展的过程中，由于建筑产品在功能和形态方面千差万别，对地基的选择标准也会各有不同，所以要从实际情况入手，制定实际的地质勘测方案。在考虑工程造价经济效益的前提下进行房屋结构的优化设计，以地桩为基础的地基设计则需要对房屋进行具体的受力分析，详细的考察地桩材质特性，最后选出最优的地基设计方案。
2．4节能设计技术的运用
在房屋建设中，建筑结构优化设计的作用就是在降低工程造价的前提下，提升房屋整体的经济效益。为了提高经济效益就需要从能源利用的角度选择节能系数较高的结构设计方案。房屋结构形式一般有3种:第一种是短肢剪力墙结构，其结构设计具有较好的抗震性能，所选择的材料也不多;第二种是框架结构，其结构设计的柱截面比较大，从而影响了房屋的内部的布局设计;第三种是框架与剪力的融合结构，其结构具有比较强的综合适应能力，抗震和抗侧力的效果也十分良好。因此在选择优化设计方案时需要权衡以上三种结构类型的优缺点，根据实际情况充分考虑建筑的工程造价和实际效益，然后选出最佳的房屋建筑结构的设计方案。
2．5建筑抗震结构设计的运用
安全是检验房屋建筑结构设计质量的重要标准，也是住户考虑的基本问题之一。当遇到不可抵抗的自然因素时，房屋的安全会受到巨大的威胁，因此在建筑结构设计中需要充分考虑地震荷载作用，采取合理的设计方案和有效措施来增强房屋建筑的抗震能力。通过学习和观察，可以发现为了提高抗震能力，大多数建筑设计采用了结构对称式的方法，可用来增大建筑物的延伸性，减小建筑的危险截面，使其荷载被均匀支撑。其中延伸建筑结构可以利用次要的结构来保护建筑的主体以提高建筑结构抗震性能。除此之外，建筑设计还要对细致结构做优化处理。在整体设计完成后，对基础部分的设计还要加强精细处理。“细节决定成败”就充分说明了细致工作在整个建筑设计过程中的重要作用，所以做好精细设计是建筑过程必不可少的基础工作。
3总结
房屋建筑结构设计中的优化技术一方面提高了建筑的安全性、实用性和多功能要求，另一方面也增强了建筑的美观效果。所以设计人员应该将优化技术充分运用到房屋建筑设计当中，对建筑结构设计方案进行合理选择，以达到降低建筑工程预算成本的作用。随着科学发展观的不断深化，设计过程更需要紧密的结合直觉优化技术，提高房屋建筑安全结构设计的抗震作用，以达到经济效益的最大化。
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