房屋建筑結構優化設計探討

郭迅滔

摘要：我國經濟的崛起于人口密度的增高，推動了建筑業的蓬勃發展。科技的進步與時代的變遷，使得人們對房屋建筑的要求也越來越高。所以建筑業在發展的過程中，建筑結構設計十分重要。有關設計人員和單位子啊設計時，不但應該考慮其經濟效益，也要求必須滿足使用者的質量要求。為此，本文主要對房屋結構設計的優化方案做簡要探討。

關鍵詞：房屋建筑；結構設計；優化方法

一、房屋建筑結構設計的基本要求

1.房屋建筑結構的舒適性要求

房屋建筑的設計和施工，是為了滿足人民群眾的生活需求，因此就必須要重視舒適性要求，比如室內的各部空間都應該靈活分布，要考慮到自然光源與人工光源的和諧統一，并且還要求充分考慮到用戶入住房屋后，對房屋可能會進行的改造行為，進行剪力墻結構設計時，剪力墻不必按開間布置，可以兩間合并布置為大開間剪力墻。

2.房屋建筑結構的安全性與耐久性要求

房屋建筑的施工，大都具有其商品化的屬性，因此就應該努力考慮為用戶提供安全性與耐久性俱佳的產品，房屋作為一種消費品，與其它消費品最大的不同就應該是其優越的耐久性和安全性能，這也構成了房屋建筑結構設計與施工的最基本要求。在進行房屋建筑設計施工的材料選擇時，應該充分的考慮到建筑結構的穩固性與材料選用的合理性、安全性，應該達到優良的抗風性和抗震性，和使用周期內進行維護和維修的可能性與方便性。

3.房屋建筑結構的經濟性要求

進行房屋建筑結構的設計時，要結合各種條件如房屋建設施工的位置、層級和結構特征等，充分考慮到建筑結構的安全性、舒適性和耐久性的基礎上，選用最為合理、能夠滿足經濟性要求的建筑結構。進行各個分部構件的設計也應該做到計算精細，在質量標準達到國家有關規范要求的前提下，將資金的投入降低到最優的程度。特別是當進行房屋建筑結構的基礎設計時，更加應該充分考慮到經濟化指標，因為房屋建筑結構的基礎設計的合理性，與房屋建筑的造價高低有著非常直接的關系。

結構設計的基本原則

二、建筑結構設計的原則

1.抓大放小

“強柱弱梁” 、“強剪弱彎” 、“強節點弱構件”等這些都是建筑結構設計中重要的一些概念。雖然說整個結構體系主要是由各種構件之間協同工作的，但是各個構件所擔任的角色是不同的，有其輕重之分，抓住主要因素有利于提高房屋的整體抗震性能。

2.層層設防

安全的結構體系是應設置多道防線的，即整個抗震結構體系由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接起來協同工作。同時抗震結構體系應具有最大可能數量的內部、外部贅余度，建立起一系列分布的塑性屈服區，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。這些都體現出了層層防線的設計思路。

3.剛柔相濟

一個好的建筑結構體系需要合理的剛度，如果結構剛度過大，那么它的變形能力就比較的差，同時在地震來臨時將會吸收很大的地震力，于結構的抗震不利。如果結構的剛度過小，則會導致結構產生過大的變形，影響建筑物的正常使用。

三、房屋建筑結構設計優化的具體方法

1.地基是建筑結構的基礎

在進行建筑結構的地基設計時，要因地制宜，具體情況具體分析。進行建筑結構地基的設計優化首先是要選擇合理的優化方案，如果是基礎較深，那么就需要對擬建工程施工現場的地質情況進行全面仔細的勘察，然后再綜合其他現場場地的各種因素進行基礎選型及埋深等設計。

2.砌體結構的設計優化

磚砌體在房屋建筑結構中主要擔負著抵抗側向位移和承重的作用，它的布置方式較為多變，但是在躍層結構或表現出過大的受力結構中卻并不適宜。通常應該對其進行以下方面的優化，優化平立面結構，保證建筑形體的規則性，抗側力構件平面布置宜規則對稱，側向剛度沿豎向宜均勻變化。縱向抗震墻體在建筑整體中，必須保證有三條以上，合理規劃門窗的開口規格，增加建筑結構的穩固性。

3.建筑底部剪力墻的設計優化

處于房屋建筑底部位置的框架剪力墻因為具有豎直方向抵抗側力部件的不連續性，所以就增加了受力出現不平衡狀況的因素。也就因此而增加了對建筑平面的要求。在設計中，應該盡最大可能將承重墻放置于框架梁之上，如果受到具體條件限制而只能放置于次梁時，就必須要將主梁與框架梁的鋼筋配置適度增大，使放置承重墻的樓板厚度增加。同時，在設計中需要樓板錯層時，必須是在選用質量較輕的板層填充材料時才可以進行這樣的設計。

4.剪力墻的設計優化

對剪力墻進行優化設計，其中連梁是最為重要的環節。如果將連梁的剮度增加，就一會產生增加建筑結構地震作用的情況，同時也就造成了連梁與墻肢的內部受力分配大幅度增加，這樣就應該將此處構件的鋼筋配置適度增加，從而使建筑材料受到不必要的浪費。設計方式應該是把連梁設計成剛度與截面較小的弱連梁，并且在達到結構的剛度與變形程度要求的條件下，進行經濟與變形能力等多方面思考，對構件進行合理的布置。剪力墻設計越多，建筑結構也就具有更大的抗側力。從而減少建筑結構的位移，卻導致了地震力的增大。基于以上的考慮，進行剪力墻的設計時必須要掌握對稱和分散與均勻的基本理念，以水平位移限度為準控制剪力墻的數目。

5.房屋建筑結構細部設計優化

進行建筑結構的設計優化，不但要關注整體設計，也應該對各個細部結構部件的設計給予重視，比如進行現澆板的設計時，為了達到去除拐角裂縫與結構受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對于建筑結構底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大，如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當減少鋼筋配置，從而更加便于施工和達到控制工程造價的目的。

6. 房屋結構設計優化中計算參數的優化

所有的計算機計算結果，應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。通常情況下，計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層問位移（包括最大位移與平均位移比）和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、墻和柱的軸壓比、柱底內力設計值、地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值及超筋超限信息等等。為了分析判斷計算機計算結果是否合理.結構設計計算時，除了有合理的結構方案、正確的結構計算簡圖外，正確填寫抗震設防烈度和場地類別，合理選取電算程序總信息中的其他各項參數也是非常重要的，這些參數要按照電算程序軟件的有關規定設置，使結構設計更加合理。

7. 結構構件配筋計算的優化設計

在計算建筑物構件尺寸及配筋的過程中，多次反復調整構件尺寸并進行計算，從中總結出最優化的結構尺寸，使得在一個固定荷載常數下，得到最為經濟的計算結果。計算結果應滿足兩個重要的指標：a、計算結果應首先確保結構的安全性，這是重中之重。b、在滿足安全的前提下，使配筋量大致控制在結構計算配筋的范圍內，使得構件內的鋼筋量切實地發揮其受力作用。

四、總結

現代房屋建筑工程設計方案要求的提高，對建設單位和設計單位的工作人員都提出了更高的要求。設計人員應加強溝通，精心設計。選擇合理的建筑結構設計方案，實現房屋建筑經濟效益與社會效益的最大化。

參考文獻：

[1]馬魁，劉慶貴. 論房屋建筑結構設計中應用優化技術[J]. 現代商貿工業，2013，05：193-194.

[2]邱君華.結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用分析[J].城市建筑，2013（06）.

[3]馬魁；劉慶貴.論房屋建筑結構設計中應用優化技術[J].現代商貿工業，2013（05）：43-47. .