建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用

摘要：隨著我國人民生活水平的提高，人們對住房條件也有了越來越高的要求。也愈發重視房屋是否舒適、美觀，以及是否具有經濟性。如今房屋建筑施工周期較長，施工難度較大。所以，在結構設計階段，可應用結構設計優化方法，使施工更加便利，并且對設計結構進行優化，以兼顧到建筑的穩定性和經濟性。

關鍵詞：建筑；結構設計；優化方法；房屋結構

1、建筑結構設計優化方法的重要性

1.1順應可持續發展要求

目前，可持續發展觀是我國大力提倡的價值觀。為了實現建筑行業的持續發展，能夠長遠利用房屋結構是最佳選擇，因此對房屋建筑優化設計便是適應將來房屋發展的需求。且建筑結構設計優化有助于工程造價的明顯降低，房屋結構利用率以及經濟效益也都將大大提高。

1.2順應建筑行業發展需求

就現今房屋建筑結構工程發展而言，建筑持續提升體量，所以房屋建筑的成本控制是一個值得深思的問題，這樣房屋建筑的后續使用需求才能得到滿足。建筑結構設計優化方法能夠將建筑材料性能更好地發揮出來，實現更為合理的建筑結構，大大提高了結構的經濟適用性。經過優化設計的房屋建筑還能促進材料節約，降低成本，提高經濟效益，與建筑發展現狀相符。

2、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

2.1對建筑結構整體與局部的優化

在房屋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，材料不僅符合使用標準，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，這樣不僅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，盡量避免出現墻體錯位的現象，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。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。

2.2對建筑上部結構的優化設計

在建筑上部結構中采用的結構類型多種多樣，常見的有磚混結構、剪力墻結構、框架結構、鋼結構。對建筑上部結構的設計優化，需要根據結構類型而采取不同的優化措施。

（1） 磚混結構：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：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，在保證結構計算安全性的前提下，提高建筑空間利用率及使用的舒適度。盡量避免一字型墻體及短肢墻，還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、錯位等不利情況。在上部構造配筋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） 框架結構：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），角柱宜適當增大截面，這樣可避免扭轉過大，增強結構的整體抗震性能；合理選擇構件斷面，否則會造成材料浪費、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。且樓梯間四角宜設置框柱，保證疏散通道的正常使用。

（4） 鋼結構：對于多低層鋼結構設計中鋼柱截面一般不采用變截面，變截面相對于等截面來說，可以降低工程造價，但柱連接處理較為復雜，增加了施工難度。合理選擇鋼結構計算軟件對于鋼結構的優化設計也是有幫助的。

2.3建筑物地基基礎結構優化設計

對建筑工程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，地基處理方式和基礎類型應以地質條件、結構類型以及基礎上部荷載大小來確定。

1）、天然地基有施工便利、造價較小的便利條件，但是如果基礎下為濕陷性黃土土質，在濕陷性土層深度小于等于2米時，換填是較優的一種處理方式；但是在濕陷性土層較深的情況下，無論從人力還是施工難度角度考慮，用灰土擠密樁都是較優的方案。當然天然地基也有承載力較低的劣勢。天然地基的地基處理方式上的基礎以獨立基礎、條形基礎居多。在框架結構體系中，其中相對條形基礎而言，獨立基礎施工面小、減小了基礎的不均勻沉降。當然在上部荷載較大的情況下獨立基礎的尺寸會比較大，此時采用條形基礎顯然更經濟一些。

2）、樁筏基礎一般適用于地基承載力相對較高的高層或者多層建筑，若持力層為巖石層，則可以根據持力層深度靈活的選擇樁長，這一點是天然地基、擠密樁等所達不到的。樁筏基礎又分為樁+筏板、樁+梁筏兩種，其中樁+筏板基礎為整體受力，相對于樁+梁筏基礎增加了荷載傳遞的途徑，同時也增加了施工材料的使用量，但是可以更有效地控制整體建筑的不均勻沉降。但是對于電梯處基礎，因為一般會存在基坑下降，筏板相對于梁能更好的處理局部沉降，故電梯下基礎一般會采用樁+筏板的基礎形式。

3、結語

建筑結構優化設計方法是一種基于安全考慮為前提的實用方法。在對經濟性和美觀的共同方向中把握契機，從而實現高質量且具有藝術性的房屋建筑，并且降低了建造成本。

參考文獻：

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