建筑結構設計優化策略

吳海波 王劍鋒 劉海靜

（1.內蒙古華地方圓設計研究有限責任公司 內蒙古赤峰市 024000 2.海洋石油工程股份有限公司 天津 300300）

引言

在房建行業，人們越來越追求房屋建筑的結構設計上不光注重實用還要注重美感和空間感。這就意味著在結構設計上要考慮的因素越來越多，需要創新的點也越來越多。總的來說，將優化技術更好地運用于房建結構設計中，創造出人們更喜歡的設計成果。

1 結構設計優化的概述

房屋建筑結構設計優化，就是通過科學的計算方法和優化措施，對實際工程中的建筑結構進行全面的研究，使建筑的總體結構以及建筑各個分部銜接得到完善以及優化。通過對房屋建筑結構進行優化設計，優化后的結構不僅能夠提高結構的安全性，同時能夠把社會中所具有的價值學以及審美學完美的結合起來，從而提高結構設計的水平，促進建筑設計應用的整體性協調發展。房屋建筑結構設計優化的主要目的是使房屋建筑的設計方案更加科學合理，在滿足安全和抗震的前提下，提升房屋的實用性、經濟性、美觀性。

2 建筑結構設計優化的原則

2.1 功能性原則

保證建筑結構合理有效地發揮在建筑結構設計中占據非常重要的地位。功能性主要表現在使用建筑結構以及建筑完成施工完成后在使用過程中所產生的經濟效益。充分發揮建筑結構設計的功能，有利于提高建筑結構的使用率，比如銀行，在建筑結構設計時應當首先考慮建筑結構的安全性，并且充分發揮安全通道的使用功能，因此，在建筑結構設計時應當考慮承載力，有利于建筑的功能的使用。

2.2 環保原則

隨著環境污染程度的不斷加深，建筑作為一項高耗能行業更是引起了廣泛主意。將綠色設計思想整合到建筑工程當中，這是建筑結構優化設計的重要方面。人們越來越希望能有更好的生態設計出現在生活當中。因此，建筑業向著綠色節能、應用高新技術的方向發展將成為一種潮流。可見，建筑結構優化設計除了要遵循安全經濟的原則之外，在新時代的發展下，更要關心的就是環保問題。

2.3 經濟性原則

建筑結構設計時，除了首先考慮安全性以外，經濟條件也是必須考慮的環節。降低經濟成本與創新在建筑結構設計歷史中不斷發展，從木石結構逐漸發展為混凝土結構，一直到現在最常用的鋼結構。比如：在鋼結構中，空間網架是一般鋼結構的優化結構，具有質量輕、受力好、造價低的優點；工形梁的出現，節省了建筑物施工材料，降低了經濟成本。

3 建筑結構設計的優化策略

3.1 優化建筑總體設計方案

某些地區在進行建筑結構設計設計優化時，需要充分考慮地域問題、自然環境等外在因素。比如我國的南方地區夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，與此同時，在建筑總體設計時還要考慮每棟建筑樓房之間的距離，距離太近或太遠都會影響建筑結構的使用，并且還會浪費建筑結構資源。因此，建筑結構設計者在進行整體設計時，要把握好設計的總方向，設計出滿足人們需求的樓房。

3.2 加強房屋建筑結構的剛度設計

房屋建筑結構的剛度取決于建筑材料的含鋼量，因此，在房屋建筑設計過程中，如果采用低含鋼量的設計會使得工程具有極大的安全隱患，所以建筑施工企業必須注意房屋建筑的剛度設計，以保障房屋建筑的工程質量。當然，建筑結構的剛度會隨著不同的地質情況而不同，比如在平原地區，地質比較穩定，房屋建筑結構對于剛度的要求就比較低，這時就可以采用含鋼量稍微低一些的建材，而如果在山地丘陵地區，地質情況復雜，就要對建筑結構的剛度要求嚴格一些，采用含鋼量高的建材。綜上所述，建筑企業不能一成不變，在房屋建筑結構設計過程中，要因地制宜，不能僅僅考慮企業的利潤，更多的是需要和實際情況相結合，設計出最符合要求的建筑結構剛度需求。

3.3 安全為本

房建結構設計最基本的設計原則就是安全。汶川地震幾乎所有的房屋都倒塌了，造成巨大的財產損失和人員傷亡，但同處于地震帶上的日本在面對這種大的自然災害時就顯得更加從容，那是因為日本的房建結構設計抗震性更強，幾乎可以抵御如此強度的地震災害。所以，在我國房建結構設計優化的過程中，首先要提升建筑的抗震能力，在結構上致力于更加結實、穩定，當類似于地震這樣的自然災害發生時減少財產損失，更重要的是保障用戶的人身安全。除了地震之外，房建結構的設計還要考慮到其他突發事故，切實保障使用者生命財產安全。例如，對稱結構設計、多渠道設防等等。房建結構設計中安全的原則是房屋結構設計的最基本的原則，切實保障安全問題，提升建筑的使用價值。

3.4 優化底部加強部位的設計

在剪力墻結構設計時，高層剪力墻結構底部加強部位可按下列標準求取高度值：底部兩層高度與嵌固部位上方墻肢高度的12.5%的較大值；帶轉換層的高層剪力墻結構底部加強部位可按下列標準求取高度值：框支層及其上方2層的高度與墻肢高度的12.5%的較大值。倘若嵌固部位選在地下室頂板處，則地震條件下的屈服部位在地上樓層，且會對地下一層產生影響，則既不能降低地下一層的抗震等級，還應將加強部位延伸至地下一層及在此設邊緣約束構件。

3.5 優化轉換層結構設計

為了適應高層建筑上、下部結構使用功能的需要，應按需改變剪力墻結構的布置形式，即設轉換層結構。在轉換層結構設計時，鑒于高位轉換對質量、剛度的要求較高，則應盡可能調整轉換層及其上、下部結構的剛度比，使其接近，注意轉換層的自重及剛度不宜過大。據此，盡可能選擇自重輕及剛度小的轉換層結構形式，并在計算時增加振型組合數，同時通過調整結構內力及構件配筋設計，以提高薄弱部位的綜合性能。

4 結語

房建結構設計的優化即是順應市場發展的要求，也是市場更高要求的體現。房建結構設計要注重結構設計人才的引進和培訓，同時與時俱進、引用先進的計算機技術和工具，優化房建結構設計工作，切實提升房建結構設計的水平，進一步帶動行業發展環境的優化和發展水平的提升。

[1]張 云．房屋結構設計中的建筑結構設計優化方案探析[J]．江西建材，2016（21）：60～61．