淺談建筑設計和結構設計優化分析

摘要：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。對建筑結構進行優化是實現建筑行業長遠發展的重要途徑，將建筑結構設計優化方法應用于房屋結構設計，能夠體現房屋結構設計的科學性和合理性。

關鍵詞：建筑設計；結構設計；優化分析

結構優化設計必須是在符合規范要求、保證結構安全和建筑產品品質的前提下，通過合理的結構布置、科學的計算論證、適度的構造措施，充分發揮材料性能、合理節約造價的設計方法。而對于企業盲目追求經濟效益忽視結構安全性的優化設計要求，必須嚴厲禁止。

1、 建筑結構設計優化方法需遵循的原則

1.1 舒適性原則

建筑房屋本來就是人們的生活和居住的重要場所，其最終的目的就是滿足用戶的各種需要。因此在房屋結構設計中應用建筑結構優化方法，應遵循舒適性的原則。將用戶的需求放在房屋設計的第一位，廣泛的收集和總結各種用戶對房屋設計的不同的功能需求，盡可能提高房屋建筑的服務功能。比如采用大開間的剪力墻結構設置，以方便用戶日后對房屋進行分隔和改造。

1.2 經濟性原則

房屋結構設計要根據建設場地和用戶的需求，確定房屋的層數、房屋設計的外觀形狀以及內部結構構造，并在滿足安全性和舒適性的前提下，采用最佳的結構體系設計方案，嚴格規范房屋設計的相關標準，最大程度的降低材料損失，提高資源的利用率，以實現節約成本的目的。

1.3 綠色環保性原則

現代社會追求經濟建設與環境保護的和諧統一，在工程建設中引入了綠色建筑理念，并以綠色環保性原則作為各個行業生產發展的重要約束和規范條件。因此，在房屋結構設計中應用建筑結構設計優化方法，應始終遵循綠色環保的原則，選擇環保型設計和建設材料，將保護環境納入房屋結構設計方案中，提高設計人員的環保意識，突出環保設計的重點，最終實現房屋結構設計的綠色環保目標，以促進房屋結構設計的可持續發展。

2、 提高建筑結構設計優化策略分析

2.1上部建筑結構的優化應用

房屋結構的上部優化過程中，應選擇合理、均勻的柱網跨度，使板、梁、柱、墻的受力更加合理，從而減少構件的含鋼量。柱網跨度大會使樓蓋含鋼量大，柱網跨度小則使柱子含鋼量增大，應根據建筑實際情況和經驗優化合理布置。例如，普通住宅中墻柱的作用得不到充分發揮，過多的墻柱還會吸收較大的地震力，導致較大的地震作用，可采用大開間結構體系，既節約造價，又滿足建筑空間靈活布置。

應選擇比較規則的平面方案和立面方案。盡量避免平面凸凹不規則或樓板開大洞，控制平面長寬比，合理設縫，使結構剛度中心與質量中心盡量靠近。豎向應避免有過大的外挑或內收，同時注意限制薄弱層、躍層、轉換層等不利因素的出現，使側向剛度和水平承載力沿高度盡量均勻平緩變化。

應選擇經濟合理的樓蓋體系。樓蓋質量大，層數多，占整體造價比重高，對樓蓋的選型、構件的尺寸、數量、間距等應進行對比分析，選擇最佳方案。雙向板比單向板經濟，應多做雙向板。板的厚度，雙向板宜控制在短跨的1/35，單向板宜控制在短跨的1/30，此時板易滿足強度和變形要求，經濟性好。

應當合理規劃剪力墻的設置。剪力墻的布置宜規則、均勻、對稱，以控制結構扭轉變形。在滿足規范和計算的前提下應盡可能減少墻的數量，控制墻肢長度，控制連梁剛度，剪力墻能落地的就盡量全部落地，不做轉換層，平面盡量布置成大開間，墻體的厚度滿足構造要求和軸壓比的要求即可。盡量少用短肢剪力墻，減少“一”字墻。這樣的優化方法不僅保證房屋質量，而且能夠實現建筑資源的節約。

2.2 在建筑排水設施的結構優化應用

在房屋建筑中排水設施都是建筑重要優化方向。通常房屋建筑的排水系統都是利用管道來完成的，而管道的種類多，數量大，而且具體規格也有多種組成。所有在為管道預留空間時應當保證適當的尺寸，從而實現所有的管道都能合理布置，而在管道通過樓層的區域，應當進行結構加固措施，從而保障建筑結構的安全性能。而在優化設計中更應該注意，盡量避免管道從剪力墻中間穿過，或者是穿過結構柱的情況。如果無法避免發生了穿過剪力墻的情況，必須在其通過的地方進行再次加固，從而保障排水設施的穩定性，以保證排水系統在房屋結構中的協調性，最終保障房屋建筑的質量安全。與此同時，排水水泵的機械設備，應當安排在地下室內。一方面，水泵等機械設備的自重較大，而且工作時間有一定的震動作用，產生較大的噪音，因此，為了不影響居民休息應當安置在地下室內。另一方面，在水泵發生質量問題時，在地下室內進行維修和養護，可以避免對房屋結構的破壞，從而保障房屋結構的質量安全。

2.3 對于電力設施的優化應用

房屋結構的優化設計中，其電力設施是尤為重要的一環，不僅是供電系統的優化，也包括居民日常電梯的使用。電梯作為全天候 24 小時應用的樓宇設備，其構件和電線對樓體結構造成很多孔洞，所以在設計電梯房的過程中，必須考慮電梯周邊墻體的強度問題，以確保其在安全使用范圍內，保障電梯房的質量安全。大部分電梯電纜線使用的是金屬芯。在進行布線設計時，應當在墻體上面預留通道，保證電線不外露，使電力設施的達到安全性和協調性。

3、結語

建筑結構的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。本文闡述了具體的應用方法，包括建筑使用年限、樁基礎的優化、上部建筑結構的優化、建筑給排水設施的結構優化、以及對于電力設施的優化應用，從多個方向對房屋結構優化設計進行了總結。

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