房屋结构设计优化技术的应用
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摘要：近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对房屋建设的要求越来越高。为了满足人们的居住需求，必须要在房屋建设的过程中使用一些先进的技术，提高房屋使用的安全性、经济性、美观性。因此，在进行房屋建设的过程中必须要做好规划设计工作，不仅要确保房屋建设的质量符合相关的要求，同时还应控制房屋建设的成本。鉴于此，在房屋结构设计的过程中应用结构设计优化技术十分必要。结合房屋建设的实际情况，分析和研究结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用，希望对以后的相关研究能有所帮助。
关键词：房屋；结构设计；优化
随着我国市场经济的不断发展，建筑行业内部之间的竞争越来越激烈。在激烈的市场竞争环境下，建筑企业必须要以市场需求为导向，提高房屋建设的水平。在当前的社会环境下，房屋建设的水平不仅体现在房屋的质量上，同时还包括房屋的舒适性、经济性、美观性等。因此，必须要在房屋结构设计的过程中应用结构设计优化技术。本文将从介绍结构设计优化技术的作用入手，介绍结构设计优化技术的方法，分析结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用。
1结构设计优化技术的作用
在房屋结构设计中应用结构设计优化技术具有一定的作用，主要体现在两个方面。第一，在房屋结构设计中应用结构设计优化技术可以提升建筑的安全性。应用优化结构设计可以弥补传统房屋结构设计中存在的不足和缺陷，从而提高房屋结构设计的合理性和安全性。而且，应用结构设计优化技术可以对房屋结构的受力性进行更加全面的分析，从而确保房屋使用过程的安全性；第二，在房屋结构设计中应用结构设计优化技术可以降低工程的造价。根据相关的调查显示，在房屋结构设计中应用结构设计优化技术可以将工程的成本降到原来的70%，从而大大节约了房屋工程建设的成本。此外，应用结构优化设计技术还可以提高原材料的性能，减少材料的浪费，提高房屋建设的经济性。
2结构设计优化技术的方法
无论是在房屋建筑总体结构设计还是分部结构设计的过程中都可以采用结构设计优化技术。房屋结构设计的主要内容包括基础结构设计、屋盖系统设计、围护结构设计等。但在应用结构设计优化技术的过程中应根据房屋建筑的实际情况而定。下文将具体介绍一下结构设计优化技术的方法。首先，要建立结构优化模型。结构优化设计就是指将人们的居住需求以数学的方式表达出来，然后对相应的参数进行整理和分析，再结合房屋建筑的实际情况建立数学模型，最终求出数学模型的最优解。因此，在房屋结构设计的过程中应用结构设计优化技术最为关键的一步就是建立结构优化模型。在建立结构优化模型时也应遵守一定的原则。第一，要合理选择设计变量。房屋结构设计过程中设计变量的选取是十分重要的，将直接关系到房屋结构设计是否合理。因此，设计人员必须要重视这项工作。设计人员应根据变量对整体结构的影响将其分成不同的类别，确定其中的预定参数，从而使得整个计算流程变得比较简单；第二，要确定目标函数。确定目标函数的目的是为了找到最优解；第三，要明确约束条件。不同的房屋建筑的具体约束条件是不同的。但总体来说，房屋结构设计过程中采用的约束条件主要包括强度、应力、尺寸等。设计人员可以根据现行的房屋建筑设计规范确定约束条件。其次，要确定结构设计优化方案。在房屋结构设计过程中，结构设计优化方案应包括两方面的内容，一是整体结构的布局，二是细部结构的优化。在进行房屋整体结构布局的过程中应尽量简单一点。因为，越是复杂的结构需要的投入越多。而且，复杂的结构需要多次传力，会影响结构的稳定性和安全性。细部结构优化涉及到的内容比较多，不同的部位对房屋结构的影响也是不同的。但在所有的细部结构优化过程中最为重要的部位是构件截面。构件截面的选取将影响到房屋结构使用的安全性和其它部位的结构设计。例如，竖向构件在设计时应选择合理的轴压比。如果轴压比选择不合理将会影响配筋的使用。又如，在进行梁截面设计时，如果截面设计的过大则会缩小房屋建筑内部的使用空间。如果截面过小则会增加使用的配筋，从而增加房屋工程的总成本。
3结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用
现在，随着城市居住人口的不断增多，城市住房压力越来越大。在这种情况下，房屋建筑主要以高层建筑为主。相比于普通的房屋建筑来说，高层建筑的结构更加复杂，在结构设计中应用结构设计优化技术更加符合人们的居住要求。下文将具体介绍一下结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用。首先，要优化设计规范。在进行房屋结构设计时，设计人员必须要先了解和房屋结构设计有关的规范，明确其中的条例和规定。同时，在房屋结构设计的过程中还应结合房屋的实际情况将这些规范应用其中，确保房屋结构设计的合理性和规范性。此外，设计人员在遵守规范的同时还应结合房屋建筑的实际情况对规范进行修改，即要将规范中一些过于宽松的条款舍弃，按照房屋建筑的实际情况而定，从而确保结构设计的最优性。其次，要参与房屋工程前期的规划设计。为了实现房屋建筑结构最优化设计的目的，设计人员必须要参与房屋建筑工程前期的规划设计。一方面，是要对房屋建筑工程进行全面地了解，掌握一手的数据资料。另一方面是要从全局的角度出发进行房屋结构设计，确保房屋结构设计方案的合理性和科学性，这样才能为以后的施工提供科学的指导。如果设计人员不参与房屋建筑工程前期规划设计，则无法准确地判断工程结构的受力情况，同时也无法有效控制设计的质量和成本。这种脱离房屋工程建筑实际的设计方案不可能是最优的设计方案，即无法充分发挥结构设计优化技术的作用。最后，要进行概念设计。对于同一个房屋建筑工程来说，在施工条件基本相同的情况下，采用不同的结构设计方案产生的设计效果是完全不同的，需要的工程投入也是完全不同的。因此，在房屋结构优化设计的过程中必须要重视细部结构优化设计。在进行细部结构优化设计的过程中还应考虑到概念设计。概念设计是房屋结构设计中的重点内容，在进行房屋结构设计的过程中如果缺少相应的数据，就必须要通过概念设计的方法来处理细节。例如，在进行地震设防烈度设计时就不能单纯依靠量化的方法，而是应采用概念设计的方法，将所有已知的参数作为参考，对结构的细节部分进行合理地处理，从而确保结构的防震等级符合相关的要求。
4结论
总之，在房屋结构设计过程中应用结构设计优化技术是十分合理的，未来随着建筑行业的不断发展，结构设计优化技术的优势将会愈加凸显。因此，人们必须要重视结构设计优化技术，将其广泛应用于房屋建筑结构设计之中，提高房屋建筑结构设计的合理性、经济性和美观性。
参考文献
[1]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居(下旬刊),2013,03:81-82.
[2]虞序理.刍议房屋结构设计中结构设计优化技术的具体应用[J].江西建材,2014,17:14.
作者：倪顺华 单位：中铁二院机械动力工程设计研究院