建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究

【摘要】從現代建筑的角度來看，建筑的使用價值與外觀同等重要。因此在進行建筑施工設計過程中，要充分意識到建筑結構優化方案在房屋結構設計中的作用，實現對資源的合理使用。文章闡述和分析建筑結構設計方法，希望能夠促進讀者對當前建筑結構設計的優化方法有所了解和認知。

【關鍵詞】建筑結構設計；優化方法；房屋結構；應用

【中圖分類號】TU318

【文獻標識碼】A

1、引言

隨著我國人民的住房水平不斷提高，人們對房屋建筑的要求也越來越高。人們開始重視房屋建筑的美觀性與經濟性及舒適度。目前房屋建筑施工過程中，因施工的機械化，結構構件的工廠預制、加工所占比重較小，大部分施工工序及構件均需現場施工，這樣就使得施工周期及施工難度大大提高。因此在房屋建筑結構設計階段時，可以采用結構設計優化方法，提升建筑工程施工的便利性，同時優化設計結構，增加建筑的穩定性與經濟性。所以建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的作用不可忽視。

2、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。

3、結構設計優化技術具體運用

3.1 對建筑上部結構的優化設計

（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）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。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。（3）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。

3.2 建立優化結構相關模型

在對房屋結構設計中，要充分對建筑結構設計優化方法進行使用。在具體實施的過程中，可以從三個步驟來實現最終的設計優化目的。（1）對設計變量的選擇。在進行設計變量的選擇過程中，要對影響建筑結構的相關參數進行系統的研究分析，并進行綜合考慮選擇。將對建筑結構影響的參數作為當前模型中的設計變量，這些變量主要包含損失的期望值以及結構的過后家和約束控制的相關參數等，最大程度的保證設計便變量選擇的合理性。（2）確定目標函數。在進行實際優化的過程中，除了對必要的參數進行選擇之外，還需要尋找到一些相關條件來實現對工程造價的降低，而這些條件主要包括相關建筑截面的具體尺寸以及鋼筋的截面積等。（3）確定相關約束條件。在對房屋結構設計優化過程中，要保證房屋結構設計的合理性以及可靠性，確保相關的設計條件能夠得到滿足。而設計優化過程中的約束條件主要有裂縫寬度、結構強度、應力約束以及結構體系約束和尺寸約束等，在進行結構設計的過程中，要充分的對目標約束條件與實際情況形成對比，確保約束條件能夠滿足相關的規定要求，從而力求設計達到最佳。

3.3 基礎設計優化

在建筑結構設計過程中，基礎作為建筑結構中的重要結構單元，對其進結構設計優化是必要的。在建筑的基礎結構中，常見的基礎有獨立基礎，條形基礎，筏板基礎，樁基礎等等。基礎結構設計優化，在滿足相應的設計、施工標準時，根據不同的結構類型及不同的地質條件的前提下合理選用基礎的類型，不僅能保證建筑結構的安全性之外，還能大大縮短施工難度及施工周期，從而降低工程成本的投入。

結語：

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。

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