淺析建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

【摘要】：建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用，符合可持續發展觀以及建筑行業的發展需求，可以提高房屋建筑的安全性與美觀性，發揮建筑材料的最優性能，同時還能降低房屋建筑工程的成本，提高房屋建筑的經濟效益。對建筑結構設計的優化，牽涉到了建筑的整體優化與局部優化，是一個系統性的設計優化工程，因此，對于建筑結構設計優化方法是必要的，并且還需要進行深入的研究。

【關鍵詞】房屋建筑；建筑結構設計；應用

【中圖分類號】TU318

【文獻標識碼】A

1、結構設計優化方案的理論分析

站在理論層次來看，在進行結構設計優化的過程中，要充分考慮到安全性以及可靠性在建筑整個過程的發展和體現。與此同時，還要盡可能的保證建筑物的設計美觀和結構合理。因此要想達到這些目標，需要不斷的對結構設計方案進行合理的分析設置，并對計算方式進行合理的選擇，以便能夠更好的滿足當前的既定目標。在實際設計的過程中，想要對房屋工程結構進行優化，就需要從圍護結構以及屋蓋系統和其他細節部分進行考慮。采取合理的方法對其造價以及結構進行整理的安排優化，不斷實現經濟性以及安全性目標的達成。為了更好的適應時代的發展需求，建筑結構的設計中要充分創新，不斷提高設計的特殊性以及新穎性。從對稱性以及獨特性的角度出發，對建設設計方案進行不斷的修改完善，并運用實際所學知識來實現對構架的合理布置，避免使用轉換層機構。對不規則建筑設計的原則要進行恰當的處理與使用，從根本上完善設計方案，實現設計過程的整體優化。

2、建筑結構設計優化方法的應用

2.1對建筑上部結構的優化設計

2.1.1磚混結構的優化措施

在方案設計階段，對于磚混結構，承重墻上不宜采用較大洞口、錯洞等不利情況。另外洞口兩側的墻垛長度、構造柱的設置及相關構造措施均應滿足現行規范要求。建筑的層數及層高不宜突破規范的相關要求。且不宜采用混合承重的結構體系，避免出現傳力不明確、結構計算不清晰的情況。

2.1.2剪力墻結構的優化措施

在剪力墻的結構方案布置過程中，宜使結構的重心與建筑平面的形心重合，從而避免結構剛度在平面上分布不均勻。剪力墻墻體宜和建筑隔墻重合，在保證結構計算的安全性的前提下，提高建筑空間的利用率及使用的舒適度。另外避免墻體長度過長或過短保證墻體的穩定性，并且可以減少墻肢的數量，降低施工難度，節約混凝土、鋼筋、模板等材料。剪力墻宜從下至上連續設置，避免剪力墻懸空、重疊、錯位等不利情況。在剪力墻結構的上部構造配筋的墻體可以考慮減小墻體的厚度從而降低剪力墻的配筋率，提高結構的經濟型。

2.1.3框架結構的優化措施

在框架結構的結構方案布置過程中，宜和結構計算結合起來，確定柱網、柱距，合理的柱網及柱距可以使結構的安全性和經濟型得到保障； 整體平面布局上宜降低建筑中部的剛度（ 即減小梁、柱截面） ，增大建筑兩側剛度（ 即增大梁、柱截面） ，可避免扭轉過大，增強結構的整體抗震性能； 框架梁、柱的截面不宜過大或過小，否則會造成材料的浪費，截面過大不但會影響觀感，在特殊位置也會影響到空間的使用性； 梁、柱中線盡量重合，若梁柱中線距離過大，可考慮梁加腋減少偏心。角柱宜適當增大截面，且樓梯間四角宜設置框柱，增強結構的抗倒塌能力。

2.1.4鋼筋混凝土樓板的優化措施

宜區分雙向板、單向板及跨度確定樓板的厚度。樓板過厚容易增加結構自重，造成梁、柱內力過大，導致梁、柱截面及配筋增大，同時，樓板太薄影響使用者的舒適度感受，所以確定合適的板厚不僅能降低造價，也可保證使用的舒適度。對于開間較大的樓板可采用新空心樓蓋技術進行設計，經濟效益較為顯著。

2.2建筑結構建材的優化設計

根據工程造價統計，采用高強度的建材對工程造價的降低是有顯著作用的。采用高強度的材料，可以降低結構構件的截面，給結構專業足夠的設計空間。另外成品預制構件在工程中占的比重越大，施工的便捷性和經濟型也得以保證。

3、提高房屋結構設計中建筑結構設計的優化策略

3.1結構模型的設計

3.1.1選擇變量

設計師在實施建筑結構設計優化時，能夠把所有影響設計方案的數值作為設計變量，比如項目目標控制參數與限制參數等。假如設計師選取影響原因少或者改變的幅度相對小的參數作為變量，將會使房屋建筑在結構設計、計算和編程等方面工作的難度降低，幫助設計師找到滿足設計需求和目標的有關數據。

3.1.2確定目標函數

在實施構造設計優化的時候，相關人員一定要找尋一組可以滿足有關預定條件的截面相關幾何尺寸、鋼筋的截面積和相關的失效概率函數，達到項目造價最小化。

3.1.3確定約束條件

對于房屋構造的設計優化而言，一定要保證結構的可靠度，對優化設計有關的約束條件實施相關的確定。設計優化的約束條件關鍵包含約束裂縫寬度、約束結構強度、約束尺寸、約束構件單元、約束應力、約束結構系統、約束可靠指標到約束確定性條件和從正常應用極限狀態下的彈性約束到最后極限狀態的彈塑性限制等約束條件。在實施構造設計的時候，一定要對目標約束條件和現實的約束條件實施相關的對比和分析，在保證各個約束條件都一定要滿足有關要求，以完成最好的設計。

3.2基礎結構設計優化

房屋基礎結構直接影響到房屋構造的整體作用與穩定，所以在基礎結構設計中要全面運用建筑構造設計優化方法。對地基地質、樁基種類、基礎構造等方面的設計實施全面地控制，科學確定樁基項目的方式，掌握樁身長度與直徑，優化基礎構造的方案，對基礎結構、施工技術與資金投入的平衡點進行確定。在全面實施建筑結構設計優化的基礎上，提高與確保房屋整體構造強度、結構穩定性。

3.3對程序問題進行設計優化

在對房屋結構設計的優化過程中，通過確定設計變量以及目標函數和約束條件從而實現對計算方法的合理選擇，最終不斷的實現對房屋結構設計的優化活動。而在優化過程中，還需要對對相關程序進行創新設計，以便于能夠更好的對設計過程中出現的任何一個問題進行運算，確保設計方案的合理性。

結語：

分析建筑結構設計優化方法，可以得知，其對于房屋結構設計的作用是無法取代的。因此，選擇合理的優化方案能夠保證房屋建設在達到相關建設標準要求的基礎上實現經濟最大化。建筑結構的設計優化是一個相對復雜的概念，只有不斷的加強研究和分析才能夠更好的實現其在現實生活中的運用。

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