百斟论坛 房屋建筑结构设计中优化技术的应用探讨 甘桂其聂凤玲（甘肃建筑职业技术学院７３００５０） 摘要：随着经济水平的不断发展，人们对住房的要求越来越高，在房屋建筑过程中应该高度重视建筑过程的管理，利用先进的建筑方 法，提高建筑房屋的性能以及经济性。房屋建筑结构设计中利用优化技术能够增加建筑的可靠性，从根本上优化设计的科学性，为建设高强度 的建筑提供坚实的理论基础，降低投资成本，满足人们的需求。本文就建筑结构设计中利用优化技术进行探究。 关键词：房屋建筑结构设计优化技术应用探讨 改革开放以来，我国民众的生活发生了翻天覆地的变化，在住房 方面的需求不断增加，对建筑房屋的质量提出了一定的要求。我国建 筑业在过去的几十年发展迅速，尤其是２１世纪以来，随着人们需求 前期方案对整个项目有巨大的影响，在建设过程中应该应其高度 重视。房屋结构优化技术应该参与到前期方案中。目前很多房屋建筑 的前期方案并未考虑优化技术，作为一项极具现实意义的技术，优化 的不断增加，建筑业逐渐呈现多样性发展，但都避免不了成本过高， 质量不稳定等问题的困扰。因此必须在建筑结构设计中利用优化技术 的经济性以及高效性，从根本上提高建筑的质量。 １．建筑结构设计中利用优化技术 建筑结构设计中利用优化技术就是在房屋建筑安全以及功能齐全 的基础上，对可能存在的问题进行探讨，寻找合理经济性的设计方法 完成对房屋结构的设计。建筑结构设计中利用优化技术的主要内容包 括对整个建筑内容进行深入分析，提高设计的全面性，在保证基础可 靠性的基础上进行相关部分改进。改进中需要将研究对象作为单独分 离的系统进行研究，通过科学的方法找到最优方法，之后再将该部分 与总体进行结合，确保无影响的情况下即可作为实际方案并执行。通 常研究的子系统包括众多方面，例如房屋的主体结构，屋顶的设计、 围栏的结构设计等。 ２．建筑结构设计中利用优化技术的意义 ２．１建筑结构设计与用地面积之间的关系 随着人口的增多，用地紧张的问题日益凸显。人们在建筑过程中 总是试图寻找节约用地却又能满足住房需求的方法。很多人都有这样 的错误观念，楼层间的越高越省用地面积。其实不然，在建筑过程中 必须考虑相邻建筑之间的距离，尤其是在高楼遍布的地方，各楼之间 必须保证有一定的距离，以此满足地面对楼层的应力保证楼层的稳定 性，同时被保证一定的采光性能。楼层越高各楼之间的间距就会变 大，因此在建筑设计中必须考虑楼层数以及地面面积之间的关系，这 其中必然存在一个平衡点，通过优化设计就是要找到最佳的方案，合 理利用地面面积取的最佳建筑效果。 ２．２建筑结构设计中与建筑物层数之间的关系 建筑物中的无定义及地基成本被均匀的分摊到楼层中。屋顶部分 的结构是保持不变的，因此在实际建设过程中可以通过增加楼层数来 减少屋顶分摊到各楼层的成本，从这一角度而言楼层数的增加会起到 降低成本的作用。但对于地基却并非如此，地基的作用是承受建筑的 的应力，保证建筑物的稳定性及安全性。楼层越高，地基承受的应力 越大，为提高安全性必须加固地基的结构，因此随着楼层数的增加， 建造地基的总成本是增加的，而分摊到每一楼层的成本并没有降低。 在楼层的设计过程中必然存在一个平衡点，即楼层高度达到一定时成 本最低，通过建筑结构设计中利用优化技术能够寻找到这一平衡点， 做到建筑成本的合理化。这一原理并非只适用于楼层的建筑，在柱子 的高度、墙体的高度等方面都有重要的应用，这些问题在实际建造过 程中比较复杂，因此必须找到相应的平衡点， ２．３建筑结构设计中利用优化技术的经济性 ‘ 房屋建筑过程是一项高成本的建筑项目，普通的建筑施工已经十 分成熟，在建筑中可能存在不确定性以及材料上的价格区间波动较 大，通常情况下，建筑预算成本是巨大的。在建筑方案完成后，财务 就可以根据具体方案进行成本预算。一些设计人员为了降低成本会以 降低建筑物质量为代价，这样的方法是不可取的。正确的方法是在建 筑过程中利用优化技术，在保证建筑物预期质量的基础上合理使用资 金，利用最少的成本使建筑的质量达到最佳，例如前面提到的楼层与 地面面积之间的关系。在建筑过程中也会遇到一些材料的使用数量， 例如在建造钢架结构的时候，利用多少钢架能够达到承受应力的水 准，不至于材料使用过多导致浪费。 ３．建筑结构设计中利用优化技术的策略 ３．１房屋建筑结构优化技术的前期应用 ４９６ 现代企业教育 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲｌＳＥ ＥＤＵＣＡＴＩ技术应该贯穿到整个建筑过程，包括从前期到结束。前期方案中会涉 及总成本的预估工作，并为最终方案提供参考，往往会对最终的结果 造成重要影响，给设计造成了一定困扰。在前期方案中加人优化技术 能够解决很多结构性问题，节约成本。设计人员在前期设计中将优化 设计用于初步方案的设计中，并对一些关键因素结合优化技术进行考 量，例如楼层的高度、楼层的层数等。 ３．２注重细节的优化 优化技术除了能够在整体上提高建筑的可靠性及稳定性，还能进 行和局部优化，降低细节成本，从而做到整体上的经济性。例如进行 房屋结构矩形板浇筑设计时可以合理设计矩形板的几何结构，结合建 筑物的特点，保证矩形板能够承受规定的应力，同时在浇筑过程中合 理设计材料比例，保证结构的坚硬程度与材料比例达到平衡，既节材 料又保证了质量，一举两得。 ３．３计算机仿真技术的使用 随着科学技术的不断发展，计算机技术得到了广泛应用，其中的 仿真技术能够利用特定的软件建立模型来模仿现实中的事物，并通过 其表现形态得出一些具有重要参考意义的数据。例如在进行材料配与 承受应力之间的关系时，仅仅通过经验与猜测难以找到最佳配比的真 实比例，因此可以借助计算机仿真技术将利用优化技术设计的方案数 据输入仿真系统中，模拟房屋的结构，在模拟环境中测试不同材料比 例的受力情况，将得到的数据绘制成统计图，明确找到最佳配比点。 只要不存在突然变数，计算机仿真技术得到的结果一般比较准确。由 此可见，设计人员在利用优化技术时可以结合计算机仿真技术，对优 化技术的可行性进行检验，便于设计工作的进行，减少设计偏差。 ３．４概念设计优化要解决的是建筑设计中实际的复杂问题 房屋结构设计的主要目的是提高房屋的结构性能，提高其安全性 及耐用度。最低标准是在使用期内不能发生结构安全，同时在建筑过 程中应该体现经济性特点。同时在设计中除了要满足日常居住需求还 还要考虑一些突发情况，例如受到重物的冲击或者地震等因素的影 响，保证承受一定范围外力的影响，降低居民的生命财产安全。在设 计中利用优化技术时应该考虑到相关因素可能造成的影响，在设计之 初需要理由巧妙地力学原理，从不同角度进行受力分析。例如对地震 而言，房屋主要受到横波以及纵波的影响，房屋的受力主要是横向以 及纵向，因此在设计时除与防震的角度考虑可以在纵向和横向设计消 除应力结构，优化传统的结构组成，即使不能保证房屋在地震中保存 完好，也要尽量保证有足够的时间让人员逃生，减少地震带来的危 害。 ４．结束语 房屋建筑结构的设计是在理论上确定房屋的建筑方案，是实际施 工的主要依据。为保证房屋的质量以及耐久度，降低项目的投资成 本，可以在将优化技术融入到建筑工程中，通过科学合理的设计提高 房屋建筑的质量，并起到节约成本的目的。 参考文献： ［１］马魁．论房屋建筑结构设计中应用优化技术［Ｊ］．现代商贸 工业．２０１３，５：１９３—１９４． ［２］乌兰格日乐．论房屋建筑结构设计中的优化技术【Ｊ］．经验 交流，２０１２，６：１３１． ｆ３］杨晓钰．房屋结构设计中优化技术的运用［Ｊ＿．建筑理论， ２０１１．８：７８—７９． ＯＮ
