論房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用

摘要：近年來我國建筑行業的發展迅猛，隨著人們生活水平的不斷提高，其對于房屋建筑的安全、功能以及耐久性的要求越來越高。因此，在對房屋建筑結構進行設計時，應重視其優化技術的應用。首先論述了結構設計優化技術的作用，其后就房屋建筑中結構設計優化方法的應用做了具體分析。

關鍵詞：房屋結構;建筑結構;優化

0前言

隨著我國社會主義經濟改革的不斷深化，建筑行業中市場競爭越加激烈。在這樣的形勢下，建筑企業想要穩步發展，必須對自身的施工設計、施工方法等進行革新，從而建設出關觀、功能齊全、使用可靠的現代化建筑。其中，建筑結構設計作為建筑工程中的一個重要環節，設計人員應重視其優化設計，以實現對施工整體結構的把控，保證建筑的施工質量，降低建筑施工成本，提高建筑企業的社會、經濟效益。

1.結構設計優化技術的作用

1.1提升建筑的安全性

在進行房屋建筑結構設計優化過程中，最重要的原則即為保證建筑結構的整體性能以及安全性能。因此，為了有效地提高建筑結構設計質量，必須對原有的設計方案進行優化，對于方案中存在的不足以及缺陷要及時進行修整，避免結構出現受力不合理等問題。

1.2減低工程造價

在保證建筑的整體質量的同時，還應重視建筑結構的施工成本，實現建筑質量成本的最優化，保證施工企業的經濟效益。當前，根據我國的一些數據顯示，進行結構設計優化后的建筑設計方案能夠降低10%～30%的成本，在對建筑結構進行優化設計后，不僅提高了其結構的經濟性，還能夠充分發揮建筑原材料的性能，降低了建筑的施工成本。

2房屋建筑結構設計中優化技術的應用

2.1建筑結構設計優化

對于房屋建筑結構設計而言，其設計目標即為確保建筑物的耐久性、安全性、功能性以及關觀性達到相關規范要求。而對建筑結構設計進行優化，則是在滿足以上幾點的基礎上，進一步考慮建筑的施工可行性、施工成本以及施工進度等方面的因素。一般說來，房屋建筑結構設計的優化主要分為3個階段。

2.1.1變量選擇

對于建筑設計人員而言，房屋建筑結構設計中的參考數據，均可作為變量以供選用。例如，建筑工程目標參數主要包括：房屋的價格參數以及預期出現的損失參數;建筑工程控制和約束參數主要為表示房屋的架構可靠性能參數等。若是建筑設計師使用變化幅度小或是考慮因素少的參數當作設計參考指標，則建筑結構的設計、編程以及計算有關的工作難度相應降低，設計者則可快速找到符合設計目標的數據，大大提高工作的效率。

2.1.2相關函數確定

房屋建筑的設計者應在眾多組相似的函數中，選擇出和事先所設定好的房屋的橫截面尺寸以及鋼筋的尺寸面積最符合的函數，并對該組函數的性質進行細致的分析，從而實現房屋建設成本的最優化。

2.1.3條件衡量

為了進一步提高房屋建筑結構的穩定性及耐用性，在設計時其約束指標應涵蓋房屋尺寸、架構剛性、架構穩定勝、受力限度以及變形限度、結構可塑程度與結構確定程度等。在對實際的工程項目進行設計時，應結合具體情況，比較分析施工實際中約束性條件與目標確定的約束性條件，保證各條件均符合有關要求，最終達到設計優化的目的。

2.2鋼結構的應用

在建筑結構設計過程中，其結構材料的選擇對結構整體性能也有重大影響，表1列出了結構材料性能對比。

當前，設計人員在對房屋建筑進行設計時，應重視鋼結構的應用，其與傳統的結構相比，具有相當大的優勢：①相比于混凝土以及磚石結構，鋼結構的力學性能更好，其能夠把建筑結構受力體系由平面發展至空間，增強建筑安全性能;②鋼結構更加輕盈，具有明顯的技術關、藝術美以及自然美;③鋼材料類型多樣，建筑手段與方法層出不窮，此兩者相結合來，有利于提高建筑施工進度，降低施工成本。綜上所述，鋼結構應用于房屋建筑中，不但能夠滿足人們對于建筑物耐用性、功能性以及安全性的要求，還能夠提高其經濟性與美觀性，符合建筑結構優化的目標，十分值得推廣。

3結構設計優化在房屋建設中的具體應用

3.1局部和整體優化

復雜性與層次性是任何一個項目建筑設計都具備的兩大特點。從復雜性方面來看，其主要包括零部件的選取、建筑原材料的選取以及結構類型的選取等內容。從層次性方面來看，其主要包括建筑的結構體系、設計體系以及安裝設計體系等，而在每一個體系之內又包括了很多個下屬體系。在設計房屋建筑的時候，設計人員應該優化各個下屬的系統，沖破各個布局間的橫向關聯，對工程進行疊加。因此，在建筑任何房屋的時候，優化的著眼點都應該是整體而非局部。只有這樣，才能達到真正設計優化的目的。

3.2建筑主體優化

房屋建筑的上部結構設計應當建立相應的模型并進行系統的優化。整個過程最先一步就應當合理地設置剪力墻，保證剪力墻整體的質量是均勻的，這樣能將樓層中平面剛度的中心點重合于樓層整體的結構重心，從而減少地震或者風力等對其的破壞性。在房屋建設時，如果條件允許，要盡可能地對剪力墻進行大開間的構造，加長剪力墻的墻肢長度，這樣就能減少墻肢的數量，還能在符合標準的基礎上減少混凝土的使用。另外，剪力墻里的暗柱是拿一般性鋼材鑄造而成，如果采用較人的剪力墻就可以減少相對的鋼筋使用數量，減少相應的成本。然而如果建筑的本身不具有相應的條件，而且對于抗震抗壓的要求較高，就不得構造過大的剪力墻。

3.3樁基礎優化設計

依據業主提供的地質勘察報告，結合本項目實際情況，樁基礎采用鉆孔灌注，樁徑700mm，分抗拔樁、承壓樁二種，為節約樁基成本，在建筑方案階段，我院預估柱下荷載，結合地質報告，建議業主提前進行樁基靜荷載試驗，以確定最終抗拔樁、承壓樁承載力特征值。因此項目地下二層，地下室埋深較深，且地下水豐富，局部建筑為三層，需要設置相應抗拔樁，在結構設計過程中，在計算抗拔樁承載力時，首先按土層參數確定抗拔樁承載力特征值，然后依據此特征值計算抗拔樁鋼筋數量，滿足自身承載力要求，以達到最經濟效果，通過最后靜載試驗數據可知，抗拔樁承載力滿足要求。通過提前過行樁基靜荷載試驗，即不影響后期施工工期，又節約了樁基數量，節約成本，取得了很好的經濟效果。

3.4結構優化要和排水系統優化相互協調

現代存放排水系統的房間中會存放著許多機械設備，因為荷載強度和荷載能力都較大，所以應當將存放排水系統的房間安排在地下室，同時需要確保管道的預留深度和預留尺寸都要符合我國的相關標準，同時需要加固樓板的鉆孔位置。除此之外，應擔對水平方向的管線加以注意，尤其要關注水平管線是否貫穿了梁或柱，應擔盡量降低這種情況的發生。如果在建設過程中因為不可抗力因素導致管道貫穿可承重墻，那么則需要對墻體進行再次加固，在建筑整體上應當盡量保證管道網通結構設置上的協調性，避免管道出現繞梁或繞柱情況的發生。

3.5結構與電氣專業協調

電氣管線若以導線在金屬管內沿墻或樓板暗裝則對于預制結構帶來很大困難，因此穿過梁的垂直管線應在預制時在梁內預留孔洞，并要保證梁寬與墻厚盡量一致，若不一致則應要求墻的一側與梁的側面平齊，以確保穿梁管線不外露于墻外：電梯機房內空洞、預埋件非常多其荷載相應增大，因此該房間內應進行單獨計算來確定其強度，另外電梯井道一般除受豎向荷載外還受水平力作用，因此應單獨校核其強度尤其是洞口處強度。

4.結語

綜上所述，建筑結構優化設計方案是一個復雜的綜合決策問題，其基本原則需要確保建筑的適用、安全、美觀、經濟及在施工過程中需要確保施工的便捷性。這五個方面在建筑結構優化設計中各有所重，并且之間存在著矛盾，一個優秀的設計方案應當是在五個方面的最佳結合，只有在實踐中不斷的探索，對建筑的結構進行設計優化，能夠有效的提升建筑的設計水準和施工的質量，這對促進我國建筑事業的發展有很大的促進作用。

參考文獻：

[1]劉春暉.房屋結構設計優化應用技術探討[J].科技資訊，2014，01：112-113.

[2]甘桂其，聶鳳玲.房屋建筑結構設計中優化技術的應用探討[J].現代企業教育，2015，01：496.

[3]蘭"瑾.房屋結構設計存在問題解決方案的優化[J].中國新技術新產品，2015，02：126.