建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究

盧永興

北京建工建筑設計研究院青海分院

建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究

盧永興

北京建工建筑設計研究院青海分院

建筑結構設計優化方法是順應建筑行業發展的產物，也是市場經濟條件下對資源配置提出的新要求，其為房屋結構優化設計提供了重要的參考，具有不可估量的參考價值。在實際應用中針對建筑結構設計優化的具體要求，在后續設計階段需要從具體情況入手，按照設計要點進行落實，最終實現結構合理化應用。基于此本文分析了建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用。

建筑結構設計；優化方法；應用

1 建筑結構設計優化要求

房屋建筑結構的布置和方案設計有很多種，對于統一建筑而言，可以選擇不同方案進行落實。對于已經確定結構布置的方案建筑，在分析和落實階段，需要考慮相同荷載力的影響，選擇不同分析方式。此外房屋建筑結構設計對參數指標有嚴格的要求，選擇用的建筑材料和荷載指標直接對房屋建筑產生影響，都是由設計人員決定的，設計人員的經驗發揮重要的作用，經驗豐富的設計人員需要對建筑情況進行全面的考慮，作出合理的判斷，選擇靈活的設計方案。

2 房屋結構設計運用優化方法的重要意義

在常規的結構設計中注重質量安全的問題，但多數結構設計在保障安全質量卻忽略了建筑中的工程成本問題，造成造價過高，約15%左右。而且在現代審美角度中缺乏觀賞性，對現代建筑企業的設計考察中，多數保守設計，頗為傳統的設計風格中規中矩，沒有為城市建設帶來欣賞元素。這樣的設計理念不能跟隨時代發展，也無法達到現代社會對于房屋建設的心理預期。那么在與時俱進的建筑領域，為滿足現代社會對房屋建設的需求，建筑結構中設計優化方法在應用于房屋結構的設計中就顯得格外重要。因為這種優化的方法可以將美觀價值，注入經濟實用的房屋建設中，并且在節約建筑材料從而降低工程造價，使房屋建筑結構的價值得到體現。與此同時，在使用了建筑結構設計優化方法后，實際建造成本僅為原有建筑成本的70%，使得優化后的建筑更加注重建筑資源的優化配置，從而讓建筑企業的經濟效益得到顯著提高。而基于設計中對資源的優化，降低了碳排放從而促進了環境保護。因此，建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中具有美化性、經濟性、環保性的重要作用。

3 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

3.1 對建筑結構整體與局部的優化

在進行房屋的建筑設計過程中存在著復雜性、層次性這兩個特點。首先，從房屋建筑結構的復雜性來說，要注意選擇建筑材料，材料必須符合使用標準，還要結合具體情況，選擇建筑結構類型；其次，從建筑結構設計的層次性來說，要對建筑內部做出整體優化，可從建筑局部的結構設計、建筑使用設備、電氣設計、安裝體系等方面著手。除此之外，可將整體結構設計與局部結構設計同時進行優化，由此形成一個綜合性的結構體系，這樣一來能夠使房屋的安全性與合理性得到提升，而且能夠減少不必要的浪費，另外，要盡力保證建筑結構整體的協調優化，保證建筑的截面面積與建筑高度相協調，避免出現墻位錯誤的現象，在設計過程中，還可以適當運用幾何結構，從而使建筑達到簡潔、美觀的視覺效果。在電梯和樓梯的設計過程中，要保證其穩固性，可以在減輕其自身重力的同時注意對材料的選擇(選擇承重能力較強的材料)。無論是進行整體結構優化還是局部結構優化都需要制定出合理的結構方案，另外，“部分決定整體”，設計人員可通過先做好局部設計方案，經過整合之后再完成整體設計，達到局部帶動整體的效果。

3.2 上部建筑結構的優化應用

房屋結構的上部優化過程中，應當合理規劃剪力墻的設置，從而使剪力墻具有均勻的質量。從而在同一樓層內的幾何中心與剛度中心能夠重合，以便于提高結構的抗震和抗風力能力，使不利影響降低到可以控制的最低水平，最終保障房屋建筑的工程質量。假設房屋類型較為適宜，應當增加剪力墻的肢長，使房屋的使用空間得到優化，從而減少墻肢的數量，保證房屋室內美觀的同時，也減少了建筑材料的使用。這樣的優化方法不僅能夠保證房屋質量，而且能夠實現建筑資源的節約。但是需要對當地環境進行嚴格的勘察，如果當地的區域地質情況并不理想，就需要以房屋的抗震標準為控制前提，進行建筑優化方案，那么也就不能使用大開間的剪力墻優化設計方案。

3.3 下部地基基礎結構的優化設計

這對建筑工程下部地基基礎結構進行優化設計的過程中，設計人員必須選擇合適的設計方案，比如，結合建筑工程實際施工情況選擇最佳的樁基礎類型，盡量降低施工工程造價，在按照樁基礎頂端持力層的厚度對灌注樁的長度進行科學合理的選擇，對集中優化設計方案進行合理的對比，進一步選擇出最優化的設計方案。根據地建筑工程實際情況來講，如果需要同時滿足總沉降、不均勻沉降以及地基承載力的要求，使用天然基礎會比使用樁基礎更好，并且施工方法簡單，施工時間短，所使用的費用也相對便宜，不失為一個好的選擇。

3.4 建筑結構排水系統的優化

出于美觀和合理性的考慮，對于建筑結構的優化設計，首要的是考慮建筑的整體結構中的平面結構的問題，不僅要簡潔，還要保證墻體于支柱之間的錯位不能發生。在拐角區，由于受力較多，因此多選用高和強的建筑材料擔任承重材料，達到降低自重的目的。整體結構的設計中要考慮的是重心、剛心和質心，尤其是排水系統的設置，可能要對許多機械設備的荷載能力和荷載強度進行考慮，將排水系統的設置放在地下室內，確保管道的預留尺寸和深度相吻合，降低水平方向的管線，將管道穿過承重墻后，采取加固的措施予以穩固，可以從整體上保證結構和管道網的協調性，發生管道繞梁的概率較低。

總之，在建筑工程中需要在滿足在建筑結構長遠效益的前提下，需要最大程度減少建筑結構近期投資，提結構設計本身的可靠性和合理性，因此進一步加強研究非常有必要。

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[3]張浩，孟玲輝.建筑結構設計優化方法的應用研究[J].四川水泥，2016，04：87.