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：目前，我國建筑行業取得了空前的發展，在各個方面都有著巨大突破。以房屋設計領域為例，目前房屋設計不斷趨于多元化，人們除了對房屋的使用功能提出了更多的要求，同時也追求更加精致、美觀的外形，這就要求房屋建筑結構設計采用更加合理、科學的優化方法，使建筑結構設計的安全性、施工便利性、美觀性、實用性以及經濟性等五大要素要求得到滿足。鑒于此，本文闡述了結構設計優化方法的理論體系，并結合筆者多年設計實踐經驗，圍繞建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用進行探討與研究，希望能夠從理論層面上為我國建筑行業的發展提供一點指導與支持。

關鍵詞：建筑結構設計 優化方法 應用

引言

在社會經濟不斷發展的背景下，建筑市場競爭日益激烈，建筑企業的發展面臨著巨大的挑戰與空前的機遇。而為了向用戶提供質量更好、安全性更強、外形更美觀的房屋建筑，就要求建筑企業深入研究建筑設計，并采取相應的優化方法。以房屋結構設計為例，為了使房屋安全與質量得到全面提升，就必須圍繞結構設計進行優化與改進，只有如此如此才能夠為建筑行業的發展提供強有力的保障。

一、結構設計優化方法的理論體系

對于建筑結構設計而言，不僅需要對建筑結構的安全性、基本功能以及可靠性等因素予以綜合考慮，同時也要著力于改善建筑自身的美觀性。因此，在建筑結構設計優化中，必須基于相關理論展開研究與分析。大量實踐表明，建筑結構設計優化方法主要分為兩大類，即房屋工程的分層優化與總體優化。

在建筑結構設計中，應基于對基本設計要求的滿足，最大限度的控制好建筑物的質量中心與剛度中心的差異，使平面結構的規則性與對稱性得到可靠保障，確保水平荷載作用對建筑物產生的扭轉效應在安全范圍內。此外，在豎向設計中，應最大限度的控制好承重構件上下的貫通性，使豎向剛度突變情況得以避免，否則就會導致建筑物受到水平荷載的作用而產生嚴重的集中應力，使其水平方面的動力荷載作用的抵御能力大幅度降低。此外在結構設計與分析中，為了提高工作效率，轉換層結構的使用也需要進行控制。總體而言，在建筑結構設計中，應結合實際問題進行分析與研究，并對多方面因素予以綜合考慮，只有如此才能夠使建筑體系趨于完善，為保障建筑物質量提供強有力的支持。

二、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

1、整體與局部優化

建筑項目的設計的復雜性與層次性特點都非常突出。就復雜性而言，其內容主要涉及到零件、建筑原材料、結構類型等方面，而層次性則需要考慮建筑設計體系、建筑結構體系以及安裝設計體系等等。其中每個體系具有獨立性，并且涉及到不同的下屬體系，在房屋結構設計中，站在設計人員的角度，必須對不同的體系進行分別優化，使橫向關聯被打破，如此才能夠使工程疊加得以實現。任何房屋建筑的優化都需要關注局部，當然整體的全面優化更加關鍵，只有如此才能夠將房屋結構設計優化的價值與作用體現出來。

2、壽命與分階段優化

在固定使用年限內，所有建筑工程項目的每個環節的設計方案都有很多種類型，換言之，工程所有階段都具有優化的可能性。作為設計人員，在建筑工程設計中必須充分研究不同階段的性質與特點，對設計方案進行優化，使工程壽命得到延長。基于壽命與分階段建筑結構設計優化，不僅能夠提高建筑工程建設質量，與此同時也能夠給建筑企業帶來更大的經濟效益。

3、樁基礎優化

在建筑工程建設中，樁基礎發揮著巨大的作用。建筑結構樁基礎主要分為兩類，即預制樁與灌注樁。其中灌注樁在施工過程中的質量控制難度較大，并且在時間成本與操作上也不占優勢，因此預制樁逐漸成為現代建筑施工主要使用的樁基礎。此外，通常情況下，樁基礎的埋深的增加會加大樁身與土壤之間的摩擦力與作用力，因此，在確定預制樁的過程中應有效考慮長度因素。

4、上部結構優化

對于房屋上部結構的優化與建模中，必須重點關注剪力墻的設計與布置問題。為了使剪力墻質量得到可靠保障，就必須提高其均勻性，只有如此才能夠樓層結構重心與其平面的中心點的重合度得到提升，確保在外力因素的影響下不會對建筑物產生較大影響。如果條件允許，在布置剪力墻時應優先考慮大開間構造，對其墻肢長度進行增加，如此就可減少墻肢數量，并且還能夠基于剛度達標使混凝土的使用量得到降低。此外，剪力墻的暗柱材料應選擇鋼材，因此基于剪力墻的大開間結構，可以盡可能減少鋼筋使用量。然而，如果建筑本身條件不允許，并且對抗震性能有著較高要求，那么這類剪力墻則不能使用。

5、結構與建筑的協調性優化

在建筑結構設計中，建筑的整體平面與整體結構的相互配合具有重要意義，這是提高結構合理性與外形美觀性的重要途徑。因此，建筑結構設計優化必須堅持協調性原則。在設計中應盡可能采用簡潔的風格，不應存在墻柱之間錯位的情況，每一層截面面積與高度應具有相通性。在電梯與樓梯設計中，承重構件應優先考慮高強度材料，對自重進行嚴格控制，其他構件則應盡量考慮質量較強的材質。在建筑整體布局上，應確保重心、質心以及剛心的具有高重合度，只有如此才能夠使扭轉現象得到避免。

6、結構與排水的協調性優化

在建筑工程設計中，具備給排水功能的房間往往會設置很多機械設施，因此與其他房屋相比，其荷載強度要大出許多。以水泵房為例，應盡可能選擇地下室區域。給排水房間的管道具有較強的復雜性，在幾何參數上也各有不同，因此，必須嚴格按照規范標準，預留相應的尺寸與深度，與此同時還要對穿孔位置進行加固處理。此外，對于水平方向的管道而言，如果會貫穿承重墻，那么就要采取相應的維護與加固措施。只有使建筑結構與給排水之間的協調性得到優化與提升，才能夠使管道繞梁繞柱的情況得到有效控制。

7、結構與電氣的協調性優化

如果電氣管線是通過導線的形式在金屬管的外部或樓板進行的安裝，那么就會增加預制結構施工難度。此外，結構梁體如果被導線貫穿，那么就需要在梁預制之前預留孔洞，并且要確保墻體寬度一致于梁寬，否則就要確保梁的側平面與墻體一側保持齊平，避免管線裸露在墻體外的情況出現。在房屋建設中，電梯處存在很多孔洞，也需要進行構件預埋，此時就要單獨計算并分析電梯房強度，提高設計方案的合理性，為施工安全與質量提供強有力的保障。

三、結束語

總而言之，對于房屋結構設計而言，建筑結構設計優化方法的應用具有重要意義。站在設計人員的角度，在未來房屋設計領域的發展進程中，必須圍繞建筑工程設計中存在的缺陷進行研究，并采取有效的改進方法，提高設計水平，使建筑工程整體質量得到進一步提升，為推動建筑行業的發展提供強有力的支持。

參考文獻

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作者簡介

萬立偉，身份證號碼：362201197905120617。