房屋建筑結構優化設計探析

任志君

（山西路晨建筑設計有限公司， 山西 侯馬 043000）

在現階段我國房屋建筑工程項目構建中， 建筑結構的重要性不容忽視， 只有確保建筑結構體系較為穩定可靠， 且具備較強的構建可行性， 才能夠最終有效實現房屋建筑應用價值的提升。 為了達到這一目的， 從房屋建筑結構設計環節入手予以優化控制極為必要， 設計環節作為直接決定房屋建筑結構構建和應用效果的關鍵前提， 必然也就需要引起高度重視， 力求不斷提升房屋建筑結構設計水平， 進而更好實現對于房屋建筑結構的有效構建， 相關研究極為必要。

1 房屋建筑結構優化設計重要性

1.1 有助于保障結構穩定性

在房屋建筑結構優化設計中， 其重要性首先表現在結構穩定性的保障上， 這也是確保房屋建筑工程項目得以安全可靠運用的關鍵前提， 應該引起房屋建筑結構設計人員高度重視[1]。 在以往房屋建筑結構設計中， 如果忽視了穩定性設計要求， 沒有能夠形成較為理想的優化效果， 則必然極有可能導致相應房屋建筑結構的后續施工建設以及長期應用不夠可靠， 難以維系較為理想的穩定狀態， 容易出現變形或者是坍塌風險， 最終形成了安全隱患。 當然，在房屋建筑結構優化設計后， 不僅僅能夠有助于形成較為理想的結構自身穩定性保障效果， 往往還可以較好實現相應房屋建筑結構抗震性能的提升， 由此表現出更強的房屋建筑結構安全性保障效果， 不容易在房屋建筑應用過程中受到地震方面的危害影響。

1.2 有助于優化房屋建筑功能

房屋建筑結構優化設計還可以在功能性方面發揮積極作用， 有助于切實提升房屋建筑使用功能價值， 進而避免房屋建筑在后續長期應用過程中出現較為嚴重的隱患問題。 在房屋建筑結構優化設計中，往往可以較好促使房屋建筑結構的各個構件得到較為理想的優化運用， 促使其可以形成較為理想的房屋建筑室內空間結構， 進而也就可以確保各個室內空間均可以得到理想運用， 避免了可能出現的室內空間浪費問題。 這也就需要在房屋建筑結構優化設計中可以充分考慮到住戶方面的訴求， 以便促使相應空間劃分可以在結構設計中得到優化落實， 可以最大程度上提升相應房屋建筑應用價值， 尤其是在各個剪力墻的優化設計中， 更是需要引起高度重視，規避該方面出現的不合理問題[2]。

1.3 有助于體現經濟效益

當前房屋建筑工程項目建設不僅僅面臨著更高的質量要求， 往往在造價控制方面同樣也提出了較高要求， 如此也就必然需要從各個環節以及各個房屋建筑構成部分入手予以優化控制。 設計環節作為房屋建筑工程項目中比較重要的關鍵環節， 而結構體系又是房屋建筑工程中至關重要的組成部分， 針對房屋建筑結構予以優化設計也就顯得極為必要，有助于更好實現對于最終房屋建筑工程項目整體造價的優化管控， 解決了可能出現的資金損耗問題，最終形成的造價控制效益更為突出， 有助于贏得更高經濟利潤， 可以促使相應房屋建筑工程項目相關單位具備更高的市場競爭力， 同時創造出更高的社會效益。

2 房屋建筑結構設計常見問題分析

2.1 基礎結構設計問題

房屋建筑結構設計存在的問題首先表現在基礎結構上， 因為基礎結構設計不合理， 不僅僅會直接影響到房屋建筑工程項目的穩定性， 同時還會造成上部結構受到影響， 難以形成協調合理的房屋建筑結構體系[3]。 房屋建筑基礎結構設計中存在的問題一方面表現為設計人員缺乏對于現場狀況的了解，尤其是對于現場地基狀況， 因為設計人員難以做到準確掌握和針對性分析， 導致相應基礎結構設計工作難以實現對于地基的有效適應， 原有地基中存在的一些問題也就難以得到處理， 最終影響到基礎結構設計方案的合理性。 另外， 基礎結構設計中缺乏對于整個房屋建筑結構體系的綜合考慮， 僅僅從基礎結構入手進行分析， 最終導致基礎結構難以和上部結構形成有效契合， 容易出現一些較為明顯的相互沖突因素， 同樣也需要房屋建筑結構設計人員積極關注。

2.2 結構形式選擇問題

房屋建筑結構設計常見問題還表現在結構形式上， 因為結構形式的選擇不合理， 不僅僅會增加房屋建筑結構的不安全因素， 同時也有可能造成房屋建筑工程項目的應用功能受損， 成為當前房屋建筑結構設計中不容忽視的核心問題。 基于房屋建筑結構形式選擇方面存在的問題進行分析， 最為核心的影響因素就是設計人員對于房屋建筑的應用需求把握不準確， 沒有能夠詳細分析評估不同房屋建筑結構形式的應用效果， 進而導致所選的房屋建筑結構形式并不能夠形成理想契合度， 影響著房屋建筑整體構建效果[4]。

2.3 剪力墻設計問題

房屋建筑結構設計常見問題還表現在剪力墻布置上， 剪力墻作為當前房屋建筑工程項目中比較關鍵的結構構成部分， 往往直接關系著房屋建筑工程項目的使用功能價值， 一旦剪力墻的設置數量不合理， 或者是布置位置不當， 則必然會影響到房屋建筑后續應用安全性以及功能價值， 設計人員應該予以高度重視[5]。 具體到房屋建筑結構體系中剪力墻的設計問題進行分析， 首先表現為剪力墻布置位置不合理， 設計人員沒有能夠從整個房屋建筑結構體系入手， 導致剪力墻在房屋建筑結構中的布置應用存在明顯偏差， 過度集中在一側， 就容易導致結構體系的安全性受損。 從房屋建筑結構內部剪力墻自身設計來看， 因為設計人員缺乏對于剪力墻構件的準確設置， 尤其是在開洞大小以及剪力墻厚度設置方面， 存在著明顯缺陷， 最終必然也就會造成剪力墻結構應用效果不佳， 直接影響到整個結構體系的安全性效果。 另外， 設計人員在應用剪力墻時， 忽視了對于連梁等核心因素的考慮， 相關參數設置不合理， 也會造成剪力墻應用效果不佳， 成為突出設計問題。

2.4 樓板設計問題

房屋建筑結構設計存在的問題還表現在樓板方面， 因為樓板作為房屋建筑結構體系中比較關鍵的構成部分， 如果設計不夠合理可靠， 則必然會影響結構安全性以及使用功能價值。 設計人員在樓板設計中存在的問題首先表現在對于單向板的錯誤運用上， 忽視了連續板的應用要求， 進而導致樓板設計效果難以達到預期要求， 容易在后續出現結構安全隱患。 具體到房屋建筑結構樓板設計中， 設計人員如果缺乏對于力學層面的準確考慮， 相關計算不夠充分， 也會造成樓板設計中的各個參數不夠準確，尤其是在樓板厚度以及承載能力方面， 容易出現偏差問題。 此外， 房屋建筑結構樓板設計存在的問題還表現在組合樓板的應用不當上， 設計人員應該結合房屋建筑工程項目實際狀況予以優化設計[6]。

2.5 細部設計問題

房屋建筑結構設計存在的問題還表現在細部設計上， 各個細節的考慮不夠全面充分， 導致設計方案中存在一些明顯的偏差問題， 必然也就會影響到最終整個房屋建筑結構體系的應用效果。 基于房屋建筑結構設計在細部方面存在的問題進行分析， 首先表現在各個結構構件上， 因為各個結構構件的設計不合理， 在相關參數信息上存在明顯偏差， 導致這些構件難以在整個房屋建筑結構體系中發揮應有作用， 同時還容易出現相互矛盾和沖突問題， 最終導致房屋建筑結構體系的整體性受到影響。 此外，在房屋建筑結構體系中的各個節點上， 因為缺乏綜合全面分析， 對于各個方向的作用力缺乏準確判斷，也容易導致該節點失穩， 在后續長期應用過程中產生了較為嚴重的隱患問題。

3 房屋建筑結構優化設計要點

3.1 基礎結構優化設計

在房屋建筑結構優化設計中， 設計人員首先應該從基礎結構著手， 要求確?；A結構具備較為理想的穩定性， 可以針對相應房屋建筑結構體系形成較強的支撐效果， 避免因為自身承載力不足或者是缺乏對于所有因素的考慮， 導致房屋建筑基礎結構的實際應用效果受到影響。 在基礎結構優化設計中，往往需要設計人員充分考慮多個方面相關因素， 以便促使最終相應基礎結構具備更為理想的應用價值。比如針對房屋建筑工程項目原有地基狀況進行深入調查分析， 了解其是否具備理想的承載能力， 對于可能存在的一些軟土地基予以重點加固處理， 需要在相應基礎結構設計方案中予以體現， 由此才能夠更好發揮出應有基礎結構應用價值。 如果相應軟土地基的危害性較大， 為了更好優化最終布置和處理效果， 可以在設計方案中借助于樁基礎結構方式進行優化布置， 確保相應基礎結構的穩定性得到改良加固。 對于樁基礎結構的優化設計， 設計人員除了要考慮到現場實際狀況， 還需要密切結合上部相連結構的基本狀況， 對于柱結構以及墻體結構采取不同的樁柱布置方式， 以便達到更為理想的基礎結構優化設計效果， 具體布置方式如下圖1 所示。

圖1 樁基礎結構的設計運用

3.2 優化結構形式

房屋建筑結構優化設計中還需要高度關注結構形式的恰當選擇， 以便促使相應結構形式可以表現出較為理想的應用價值， 不僅僅能夠形成較強的安全保障效益， 同時還需要重點結合不同房屋建筑結構的具體構件予以精細化控制， 以此更好形成結構形式的最優化保障。 在當前房屋建筑結構形式的優化設計中， 設計人員往往需要重點考慮到相應房屋建筑的類別以及功能要求， 進而合理確定相應房屋建筑結構的戶型， 隨之形成對于具體結構形式的優化運用。 在房屋建筑結構體系中， 砌體結構的應用不容忽視， 借助于恰當適宜的砌體結構可以有效實現對于房屋建筑結構體系的改良調整， 促使其在靈活布置的基礎上， 優化房屋建筑應用價值， 解決內部功能空間布置不合理帶來的隱患[7]。 一般而言，在房屋建筑砌體結構的優化布置中， 相應縱向墻體的數量應該得到嚴格控制， 要求確保其在三道以上，如此也就可以在更好提升房屋建筑結構穩定性的基礎上， 切實增強房屋建筑結構體系的使用功能， 同時降低了構造柱中的配筋應用量。 此外， 具體到房屋建筑底部框架剪力墻的設計處理中， 同樣也需要高度關注， 確保房屋建筑底部的框架剪力墻結構得以優化配置， 尤其是對于相應結構中比較關鍵的梁、柱以及墻體結構， 都需要進行優化分析， 促使承重墻的設計配置較為適宜合理， 在避免出現違規問題的同時， 更好增強其整體穩定性， 避免在傳力方面出現隱患。

3.3 優化剪力墻布置

在房屋建筑結構優化設計中， 剪力墻作為比較關鍵的元素， 必然也需要進行切實優化控制， 嚴禁因為剪力墻的布置不合理產生異常問題和危害。 對于房屋建筑剪力墻的布置而言， 首先應該重點考慮到剪力墻的布置位置， 在結合相關標準的基礎上，充分考慮到后續人們對于房屋建筑工程項目的應用要求， 進而選擇相適宜的剪力墻布置方案， 確保其可以具備較為理想的實際功能， 由此解決剪力墻方面出現的異常干擾問題。 在此基礎上， 對于剪力墻自身結構也需要優化設計， 尤其是對于一些開洞的剪力墻， 更是需要結合其實際功能要求進行嚴格限定， 避免開洞過大或者是所處位置不合理形成嚴重影響和危害。 此外， 房屋建筑結構中的剪力墻設計還需要高度關注連梁的處理， 連梁設計的難度相對比較大， 也極容易出現偏差問題， 應該作為優化處理的要點。 在剪力墻連梁的優化設計中， 設計人員往往需要重點考慮到各方面相關因素， 對于約束條件也需要綜合分析， 以便更好實現對于最終剪力墻整體應用布置效果的優化控制。 一般而言， 在房屋建筑結構中可以將連梁設計為剛度較小的構件， 由此形成較為理想的整體安全穩定性保障效果[8]。

3.4 樓板的優化設計

在房屋建筑結構優化設計中， 樓板的優化設計同樣不容忽視， 要求設計人員能夠結合房屋建筑工程項目的整體構建要求， 選擇適宜合理的樓板進行有效處理， 以此更好增強相應房屋建筑結構體系的設計效果。 在房屋建筑樓板的設計應用中， 設計人員首先應該明確連續板的應用作用， 要求在具體設計以及計算分析工作中， 可以以連續板作為目標，避免簡單利用單向板予以設計處理， 如此也就很可能導致相應計算分析工作不夠準確， 隨之形成了較為明顯的隱患問題， 甚至會因為該方面的設計缺陷，造成后續樓板容易出現變形或者是裂縫隱患。 具體到房屋建筑樓板的雙向板分析處理時， 設計人員應該重點考慮到泊松比帶來的干擾， 由此實現對于跨中彎矩的合理控制， 確保相應計算分析結果更為準確可靠， 避免該方面誤差影響到后續樓板的最終應用價值。 在房屋建筑樓板中雙向板跨中彎矩鋼筋的設計應用中， 一般需要確保其按照縱橫疊放的方式處理， 以此更好增強相應結構的穩定性， 嚴禁因為該方面的錯算或者漏算出現偏差問題， 確保相應荷載量的準確度。 為了促使相應樓板可以發揮出較為理想的作用價值， 往往還需要高度關注組合樓板的設計應用， 由此促使相應設計方案更為適宜合理，有助于切實提升樓板的最終應用價值。 下圖2 即為常見組合樓板設計方案。

圖2 組合樓板設計應用

3.5 注重細部優化

在房屋建筑結構優化設計中， 細部優化同樣也是比較關鍵的任務， 且面臨較高難度， 要求設計人員能夠具體到各個結構細節入手進行切實優化， 以此更好提升整個房屋建筑結構體系的設計水平。 比如對于房屋建筑結構中的各個構件就需要引起高度重視， 以便促使相應構件的尺寸參數較為適宜合理，能夠達到最為理想的應用效果， 解決尺寸方面的偏差問題帶來的不利影響， 尤其是對于相互關聯的各個構件， 更是需要引起設計人員高度重視。 另外，具體到房屋建筑結構體系的各個節點上， 設計人員同樣也需要高度重視， 重點針對各個節點的相關部分進行綜合分析， 了解相互之間的作用力狀況， 由此更好實現節點位置以及各項參數的優化設計， 確保其能夠形成理想的穩定性， 避免因為各個方向的作用力計算分析不準確， 造成房屋建筑結構體系出現問題。

4 房屋建筑結構設計優化策略

4.1 提高設計人員水平

房屋建筑結構設計的重要性較為突出， 伴隨著當前房屋建筑工程項目復雜性的提升， 相應設計難度同樣也正在不斷加大， 如此也就容易在設計中出現各類問題和缺陷。 為了有效解決相關問題， 確保房屋建筑結構設計方案得以優化， 設計人員必然需要表現出較高的勝任力， 自身綜合素質應該得以提升， 由此才能夠準確處理各項設計任務， 避免因為人員方面的問題， 影響到后續房屋建筑工程項目整體設計效果。 基于此， 在房屋建筑結構設計中， 設計團隊的選擇至關重要， 所有參與該項工作的設計人員應該符合相關資質要求， 對于房屋建筑結構設計相關工作任務較為熟悉， 且熟練掌握和運用房屋建筑結構設計標準和規范， 在處理一些難度較大的設計任務時， 還需要確保設計人員具備較為豐富的經驗， 由此較好實現對于人為設計問題的解決， 力求更好實現設計方案的切實優化[9]。

4.2 運用先進設計工具

現階段房屋建筑工程項目的復雜性較為突出，結構體系同樣也更為復雜， 面臨相對難度較高的設計任務， 除了要求設計人員具備更高的綜合素質以及勝任能力， 往往還需要從設計工具著手， 促使設計人員可以應用更為先進的設計輔助手段， 由此規避設計中常見的偏差問題。 在房屋建筑結構設計中應用先進設計工具后， 往往不僅僅可以直接提升設計方案的準確度， 還能夠有效降低設計人員工作難度， 讓設計人員在更為便捷的設計平臺中工作， 最終有效降低各類設計偏差問題的發生幾率。 比如在房屋建筑結構設計中的細部設計方面， 因為這種細部優化設計的難度較大， 為了促使設計人員具備更為理想的執行效果， 往往還需要注重引入運用一些先進輔助技術， BIM技術就可以切實優化房屋建筑結構體系中的各個細節， 對于異常問題做到及時發現和自動化調整， 應用價值較為突出。

4.3 契合房屋建筑需求

現階段房屋建筑結構設計工作的優化還應該重點從房屋建筑工程項目自身入手， 確保相應設計方案能夠契合房屋建筑使用需求， 如此才能夠較好實現房屋建筑設計方案應用價值的提升， 避免設計方案流于形式， 出現較為嚴重的難以適應問題。 基于此， 房屋建筑結構設計人員應該重點關注于房屋建筑工程項目的預期需求， 除了考慮到安全性方面的基本需求， 往往還需要重點從功能性入手， 了解房屋建筑后續使用要求， 進而也就可以有目的地進行優化設計， 確保相應設計方案可以得以優化運用。當然， 房屋建筑結構設計工作為了有效契合相關需求， 往往還需要關注自身可行性效果， 避免增加后續出現工程變更的幾率。

5 結語

綜上所述， 房屋建筑結構優化設計的必要性較為突出， 直接關系到后續房屋建筑結構施工效果以及長期應用效果， 應該引起設計人員高度重視。 這也就需要在提升設計人員綜合素質和能力的基礎上，圍繞著各個關鍵要點進行精細化把關， 最終更好實現設計方案的切實優化。