房屋结构设计中结构设计优化设计技术的应用探讨.docx

房屋结构设计中结构设计优化设计技术的应用探讨【摘要】人们物质需求及市场价格变化使得建筑的成本攀升利用结构设计优化的方法对建筑结构进行优化设计是实现资源最大化的重要手段本文建立了结构设计优化设计方法的模型及计算方法同时强调了其在房屋结构设计应用中的注意事项在建筑实践中具有极强的可操作性同时结构设计优化也给建筑市场的发展带来了深远的意义。【关键词】房屋结构设计；结构设计；优化设计技术；应用近年来由于土地价格市场的变化不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力同时人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高相应建筑产品的品质要求也就不断提高这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥实现经济化、实用性和适用性的良好目标。1.结构设计优化方法赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理成为实际意义上的“经济适用”房。从建筑上分析结构设计优化方法它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容在实施过程中还应该按照一切从实际出发的原则结合具体工程的实际情况围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时应在满足设计意图后尽量使平面布置规则缩小刚度和质量中心的差异这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层减少应力集中现象。1.1结构优化设计模型。结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数并建立函数模型运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：（1）设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数将所涉及的参数按照各自的重要性区分将对变化影响不大的参数定为预定参数通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。（2）目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。1.2结构优化计算方案。结构设计优化设计多个变量、多个约束条件属于一个非线性的优化问题设定计算方案时常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。2.结构设计优化技术的实践应用结构设计优化方法应用于实践之中是目前一个比较广泛的课题利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计旧房改造抗震设计等设计的各分部环节发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中要注意下面的几个问题。2.1结构设计优化应注意前期参与。因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响某些方案可能会增加结构设计的难度并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期结构优化设计就能参与进来那么我们就能针对不同的建筑类别选择合理的结构形式合理的设计方案获得一个良好的开端。2.2概念设计结合细部结构设计优化。（1）概念设计应用于没有具体数值量化的情况例如地震设防烈度因为它的不确定性计算式难免与现实有较大的差异在进行设计的时候就要采用概念设计的方法把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法达到最佳的效果。（2）与宏观把握相对应的设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝可划分为矩形板。注意钢筋的选择I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多但是他们的极限抗拉力却相差很大所以在塑性满足要求的情况下现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候外立面上的悬挑板及配筋满足基本的规范要求即可达到既安全又经济的目的。2.3下部地基基础结构设计