民用建筑结构设计和优化

民用建筑结构设计和优化

摘要：在建筑行业市场竞争力日趋激烈的同时，民用建筑企业所面临的压力及

挑战也是巨大的，为了能够最大化的提高企业实力，抢占市场份额，将建筑结构

进行优化设计可刻不容缓的，只有这样从能从根本上为房屋建筑提供安全性保障，同时建筑外观也能呈现出更加美观的优势特点，观赏性也相对增强。在房屋建筑

施工中，将结构进行优化是必不可少的，更能够降低施工成本，从而提高企业经

济效益。

关键词：建筑结构；设计；优化

1.结构设计优化的要点分析

首先，在进行房屋建筑结构优化设计时，最为重要的一点就是提高结构中各

个部分的协调性，因此它需要将工程整体进行研究及衡量，在保证结构稳固的基

础上实现各个部分的相互配合，这是因为结构并不是独立的个体，它之所以称之

为结构，也就说明内部是存在一定关联性的，因此这是一项需要进行综合设计的

工作，具有相当大的难度，在对房屋建筑进行优化设计时，不仅要保证其外观的

美观性，更要对内部进行协调性设计，这样二者才能共同成为房屋建筑的功能项，从而减少建筑成本，提高房屋实用性及经济效益。

其次，任何项目的开展都需要依托规范性原则推动工作进行，因此在进行结

构优化设计时需要聘用专业性强、具有一定实践基础的设计人员，同时这部分工

作人员还需要遵循结构设计规范原则开展设计工作。虽然结构设计规范适用于所

有的建筑工程，但是规范却是存在一定缺失性的，并且不能从根本上保证房屋建

筑的安全性及稳定性，因此在进行房屋建筑结构的优化设计过程中，要坚持以结

构设计规范为原则，从工程实际情况为出发点，站在问题的角度上去深化问题，

并解决问题，从而将主体设计方向进行确认，这样才能使房屋建筑结构设计更加

完善，从而提升整体设计效率及质量。

最后，需要加大管理力度，并对工程施工流程进行实时监督，确认设计方案

在工程中的落实程度，并对重点项目进行专项勘查，从而不断扩大监管范围，提

高建筑工程中的安全监管水平，为房屋建筑的结构优化设计打下坚实的基础，保

证后期各项工作的顺利开展。因此这就需要将监管工作融入更多专业化因素，在

提高监管质量的同时，保护好房屋建筑施工现场，并对工程中所涵盖的各个部分

进行较为严格的质量监督检查，从而降低安全事故的发生频率。因此不难发现，

房屋建筑结构优化与各个项目的质量监督管理是密切相关的，只有推行强而有效

的管理措施，才能科学合理的规范各个单位的施工行为，以文明施工为标准，秉

持着安全第一，质量第二的原则，从而保证每个项目都能安全运行。这样建筑工

程中就会建立起自上而下的安全体系，安全责任也能够明确落实到个人身上，而

建筑结构也就能够达到安全性及稳定性的预期标准。

2.建筑结构优化设计的详细流程

2.1目标函数的选择

设计人员在对房屋结构进行设计优化时，首先必须确定建筑结构的目标函数，通过建筑物的安全标准和面积参数共同确定，进而根据建筑物建设工程材料的情

况准确定建筑物优化设计的工程造价。在这之后，设计人员需要对计算出的集中

工程造价方案进行分析，选择工程造价最低的方案，以实现在满足建筑物各项需

求的基础上经济效益的最大化。

2.2变量的选择

在对目标函数进行合理的选择之后，还需要对建筑物的变量进行选择。变量

的选择具体是指设计人员分析出的可能影响建筑物结构设计的因素，对其进行分

析和研究，选择其中影响程度最大的变量因素进行计算和控制，进而达到变量选

择的实际作用。

2.3约束条件的选择

对建筑结构的可靠性进行优化和创新，可以对房屋建筑结构当中的定量与约

束条件内容进行准确的判定，并将约束条件限定在建筑物的工程标准之内，借此

实现建筑结构设计的最优化。例如，在对应力、尺寸大小和结构强度等因素的约

束条件进行判定时，必须以建筑物结构的实际情况为基础进行选择。

3.建筑结构设计优化策略

3.1建筑结构的整体优化方法

房屋结构设计中的建筑结构设计优化关键表现在房屋建筑的整体构造与房屋

建筑的部分构造的设计优化。当对于建筑的部分优化有许多方面，比如优化屋顶，优化围护等多个方面。这些方面不单单需要建筑设计者应用自己所学的精心设计，还得思考到适用功能与造价等问题。在设计优化的时候，一定要实施实地的考察，结合现实状况对建筑实施设计优化。对于建筑的整体性优化而言，优化好的建筑

要保证整体牢固，假如出现突发情况，可以把损失降到最低或者没有，这样的建

筑优化出来是最好的。所以在设计优化整体的时候，需要可以思考各类也许会发

生的情况。在房屋构造的构建材料钢筋是降低地震破坏力的关键材料，所以对于

钢筋和钢筋的接头间距要严格依照相关部门的规定构建，这样才可整体对建筑实

施设计优化。

3.2结构模型的设计

（1）选择变量。设计师在实施建筑结构设计优化时，能够把所有影响设计方案的数值作为设计变量，比如项目目标控制参数与限制参数等。假如设计师选取

影响原因少或者改变的幅度相对小的参数作为变量，将会使房屋建筑在结构设计、计算和编程等方面工作的难度降低，帮助设计师找到满足设计需求和目标的有关

数据。（2）确定目标函数。在实施构造设计优化的时候，相关人员一定要找寻

一组可以满足有关预定条件的截面相关几何尺寸、钢筋的截面积和相关的失效概

率函数，达到项目造价最小化。（3）确定约束条件。对于房屋构造的设计优化

而言，一定要保证结构的可靠度，对优化设计有关的约束条件实施相关的确定。

设计优化的约束条件关键包含约束裂缝宽度、约束结构强度、约束尺寸、约束构

件单元、约束应力、约束结构系统、约束可靠指标到约束确定性条件和从正常应

用极限状态下的弹性约束到最后极限状态的弹塑性限制等约束条件。

3.3选择最优程序及统计分析

设计者完成上述模拟设计的工作后，依据现实条件选取最好的计算形式，选

取最优设计流程，力求确保流程能够有最为齐全的用途、最为完善的作用、运转

效率最为高效等。需要对上面分析的结论实施统计与研究，仔细的衡量、认真的

比较，从不一样的角度考虑问题，不能忽视人事利益、经济利益、施工材料成本

和每一个施工技术中间的关系，站在综合平衡的方面之上，在节约了成本的同时，对技术的改进不可以疏忽，防止片面的追求经济效益，而疏忽了技术创新方面的

每一项工作。

3.4基础结构设计优化

房屋基础结构直接影响到房屋构造的整体作用与稳定，所以在基础构造设计

程序中要全面运用建筑构造设计优化方法。对地基地质、桩基种类、基础构造等