建筑結構設計的優化方法及應用分簡述

王曉辰

天津華匯工程建筑設計有限公司

【摘 要】建筑結構設計作為建筑設計環節的基礎，也是重要因素，隨著建筑行業的不斷發展也受到廣泛關注。提高建筑結構設計質量需要從基礎做起，充分認識到影響設計質量的因素，有效解決建筑結構設計過程中面臨的質量問題。樹立科學的建筑結構設計態度，強化設計質量藝術，在相關專業的密切交流下，應用先進的設計技術，促使我國的建筑結構設計行業朝可持續的方向發展。本文根據筆者工作實踐，對房屋建筑結構優化技術的意義及措施進行了分析和探討。

【關鍵詞】房屋；建筑；結構；優化；措施

一、房屋建筑結構優化技術的意義

（一）優化建筑物的用地面積

我國人口眾多，用地緊張的問題十分突出。土地面積一定時，一般建筑層數越多，單位層數上地表面積使用率越低。這是因為高層建筑之間必須要保留足夠的距離，滿足地面對樓層的支持，維持樓層的平穩安全，還要為了保證合理、足夠的采光而增加建筑物之間的距離，這樣就會導致建筑物占地面積的擴大。由此可見，樓層越高，各建筑物之間所需間距越大，建筑所需要的土地面積就會加大。因此，我們可以通過對房屋的建筑結構進行優化設計，在分析整個建筑物的結構形態、地理位置之后，運用相關的專業知識，在建筑物層數和建筑物的占地面積之間找到一個最適值，提出最佳的優化設計方案，適當減少建筑物的層數或上層建筑的面積，保證建筑物能夠擁有足夠的采光。

（二）優化建筑結構設計中建筑物層數之間的關系

在一個建筑物中，建筑的成本會被均勻分攤到樓層之中，樓層數目可以改變，而屋頂的成本保持不變，因此在進行建筑設計時，可適當增加樓層數，使屋頂分攤到各樓層的成本降低，從而使建筑成本降低。建筑物的地基承受著整個建筑物的重力，關系著建筑物的穩定性和安全性，隨著建筑物層數的增多，地基的荷載也隨之加大，為保證建筑物的安全性和穩定性，要求地基的承受能力相應提高，地基成本也隨之加大。房屋建筑結構設計的優化技術，可以尋找出隨著樓層的增加，在樓頂成本分攤和地基成本增加之間的一個最適層數值，降低建筑物的成本。

（三）優化建筑結構設計與建筑設備之間的關系

一個好的房屋必須配備一定的設備，供人們進行日常生活或工作。以排水管道和電力系統的建造為例，隨著樓層數的增多，需要設置的排水管道及電氣設備會相應增加，由這些設備所產生的成本也會因此升高。因此，利用房屋建筑結構優化設計，在實現建筑物的實用性和安全性的前提下，對這些設備及設置方式進行優化，可以節省設備方面的開支。

（四）優化建筑物外觀與經濟的關系

建筑物的結構大多是方形或者圓形，很少會有其他形狀，這是因為面積一定時，方形或圓形的建筑物所建墻體面積較小，為了降低建造成本及后期裝修成本，大多選擇將建筑外觀設計成方形或圓形。并且方形和圓形建筑物結構比較對稱，建筑物會更加穩固安全。

二、房屋建筑結構優化技術的應用

（一） 概念設計優化

房屋建筑結構設計要滿足房屋的基本的實用性、安全性，概念設計優化是在此基礎上提高房屋性能、經濟性和觀賞性，對房屋進行優化。每一個建筑都會經過千百次的方案設計、篩選和分析，才能定下合適方案并最終建設而成。地理位置的差異，會導致建筑設計的區別，對于特殊的地區如地震常發區，在設計時要考慮增加減震因素。隨著科學技術的不斷發展，計算機技術的廣泛應用，設計人員可以通過電腦軟件，就可以對各種數據做出準確快速地處理，再結合實際情況，根據設計人員的個人經驗和判斷，優化電腦軟件產生的設計，確保最終方案與設計的實際適用性。設計人員應該加強鍛煉概念化設計的優化技術，以設計出更加科學合理而經濟適用的建筑設計。

（二）解決房屋建筑結構設計的實際復雜問題

通過建筑結構的優化技術，可以盡可能地減少建筑物的建設成本。通過概念優化設計，實現建筑物結構的優化，從而提高建筑物的防御能力，減少外部因素對建筑物的影響，使建筑物更好地抵抗外部環境對房屋的損壞，提高建筑結構的穩定性和實用性。因此在房屋建筑結構優化設計中，重點和難點是在對建筑面臨復雜的應力環境因素時所進行的優化設計，例如地震、水災、高溫等各種破壞性環境因素，人們難以準確地估計出房屋受侵程度和受侵時間的長短，沒有一定的可預測的規律，對此可根據次要結構來保護主要結構，保持建筑的穩定性及安全性。

（三）保證建筑物結構前期優化設計

在降低建筑項目的建筑成本方面，進行前期結構設計優化顯得尤為重要。若前期結構設計不能很好地對房屋進行優化，例如在合理性或者可行性存在問題，極易埋下建筑的安全隱患，嚴重阻礙后期結構的設計和建設，還會加大結構設計成本支出。因此，必須要在進行建筑物前期結構設計時，重視方案的合理性和可行性，保證建筑物前期結構設計能夠支撐后期結構設計，保證能建設出安全可靠的建筑。

（四） 加強建筑細小結構的優化工作

在房屋建筑結構設計中來說，要將房屋建筑細分結構的優化工作作為重點。細節決定成敗，在建設好主體結構之后，若是局部結構出現問題，對整個建筑的穩定性和安全性是一個巨大的威脅。細分結構的設計優化，例如在進行矩形現澆板設計時，要避免在拐角處產生裂縫，如果忽略，極易產生不良后果。在信息技術迅速發展的現代，計算機也應用于建筑結構設計中，設計人員必須要學會計算機技術，將房屋設計理論與計算機技術結合，利用計算機節省設計時間，同時容易進行修改，也提高運算準確率。

（五）優化建筑抗震結構設計

建筑抗震結構設計是影響建筑整體質量的重要環節，優化抗震結構設計對提高建筑結構設計整體質量起到了良好的促進作用。在進行優化建筑抗震結構設計過程中，需要由專業的設計人員根據建筑物所處的地理環境和地震發生情況展開針對性分析，以此設計出符合國家抗震結構設計標準的施工圖。設計人員針對抗震墻截面較長的情況時，與洞口連接形成弱連梁，合理控制抗震墻的高寬比例，將抗震墻體分為多個小開口墻，以此降低抗震墻的受損概率。在水平作用力下，剪力墻容易受內力影響而超過截面的要求，因此，為優化建筑抗震結構設計需要根據實際情況減少連梁的剛度，降低內力的作用力，進而避免剪力墻發生脆性損壞。例如： 福建連江的一棟33 層住宅樓，受連江地區風荷載較大，位移難以控制等因素影響，建筑進深較小，且抗水平力、剪力墻較長，因此，需要注意處理墻面開洞現象，以達到建筑物的基本抗震要求。專業的抗震結構設計人員需要準確計算出抗震數據，基于對建筑物的地基、建筑物主體、建筑物承重墻等數據的了解，從建筑物的基層考慮，全面的控制建筑抗震結構設計的優化性能，以求提升建筑物的抗震能力。

三、總結

房屋建筑結構設計，是實現建筑實用性和安全性、實際工程實施的理論指導。將優化技術運用到建筑結構設計中，可以增強房屋建筑的實用性、安全性，延長房屋使用壽命，保持建筑的美觀，還節約了建設成本。

參考文獻：

[1]師永國.房屋建筑結構設計中優化技術應用分析[J].建材發展導向（上），2014（6）：162，163.

[2]劉德賢，王勝飛.優化技術在房屋建筑結構設計中的應用分析[J].建筑工程技術與設計，2014（34）：859.

[3]趙攀.房屋建筑結構設計中優化技術的應用研究[J].建筑工程技術與設計，2015（9）：2271.

[4]岳欣.房屋建筑結構設計中優化技術應用探討[J].房地產導刊，2015（16）：122.