建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

劉依寧

（江西省建筑設計研究總院）

在房屋建筑的過程中，結構上的投入所占的比重較大，對房屋結構設計進行優化可以提高房屋建筑的質量，同時也能夠降低項目的資金投入，增加建筑企業的經濟效益。因此，有必要對房屋結構設計優化方法進行探討，以保證房屋結構的穩定性。

1 建筑結構設計的優化方式理論體現

在建筑結構設計的過程中，不僅要考慮到房屋結構的安全性以及基本功能的健全，同時也要考慮到建筑本身的藝術感和美感。從理論上對建筑結構優化方法進行分析可知，優化方法不僅體現在建筑工程的整體上，同時也體現在分層結構上。對于建筑的整體設計而言，需要保證建筑平面結構的規則性和對稱性，滿足基本要求，同時還要考慮到垂直方向上的剛度要求，優化各層級結構，以保證建筑結構的穩定性和牢固性。在進行房屋結構優化的過程中，需要以適當的建筑結構優化方法理論基礎為前提，創建建筑結構的優化模型，合理選擇設計的變量，確定相應的目標函數，羅列約束條件，設計科學的優化方案，并通過相應的程度來實現最終優化結果[1]。

2 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

2.1 前期設計環節及基礎部分的優化

房屋結構設計的前期應當要注重建筑結構的優化方法，并以此為基礎進行工程造價的優化。在房屋結構設計的前期，設計方案、設計規劃都處于初始的階段，此時采用優化方法能夠讓方案更加全面、具體，將一些容易忽略的部分顯示出來，規避風險，取得更多的經濟效益。此外，前期設計環節會對基礎部分進行全面設計，面對房屋基礎部分的穩定性要求，需要對樁基礎進行適當的優化。通常情況下，樁基礎分為灌注樁和預制樁兩種，其中前者的施工質量難以控制，操作流程相對較為復雜，施工的時間較長，因此，在對樁基礎進行優化的過程中應當要適當加入預制樁施工，減少相應的施工程序，且由于樁基礎的深度逐漸加深，需要選擇長度較長的預制樁進行樁基礎優化，保證樁基礎的穩定性[2]。

2.2 建筑主體上部結構優化

房屋建筑結構的上部結構設計應當要通過建立相應的模型來進行系統性地優化。在這其中，最重要的是對剪力墻進行優化設置。剪力墻的高質量是非常重要的，對剪力墻進行優化能夠將樓層中平面剛度的中心點與樓層整體結構的中心重合，降低地震、風力等自然情況對建筑的破壞程度。若是在條件允許的情況下，可以盡量對剪力墻進行大開間的設計，加長墻肢的長度以減少墻肢的數量，在一定程度上節約了混凝土的使用量，同時也能夠減少鋼筋的使用數量，節約房屋建筑的成本。但需要注意的是，若是建筑不具備相應的條件，且對抗震性能、抗壓性能的要求較高，那么就不可以設計大面積的剪力墻，以保證剪力墻的質量，提升房屋結構的整體質量。

2.3 做好房屋結構的局部優化

從表面上來看，房屋結構設計是一個整體性的工作，需要站在整體的角度對結構進行優化。深入研究房屋結構設計工作可以看到，房屋結構也是一項層次性較強的工作，具有非常復雜的特點，因此，在優化房屋建筑整體結構的基礎上，房屋結構設計人員需要從房屋的層次性入手，做好局部優化設計。從不同的角度考慮，房屋的層次性有不同的分類，主要包括電氣設計、整體安全體系、細節設計等方面。對于電氣設計來說，在優化的過程中可以通過科學化設計線路鋪設來優化結構設計；對于整體安全來說，應當要以實際情況為基礎，適當增加各個結構的牢固性，增加安全保護措施，以便能夠保證房屋建筑的穩定性；對于細節設計結構的優化，可以從多個細節來進行優化，如懸挑梁的梁高選用、連續梁單梁的選用和設計等，需要選擇合適的尺寸和材料，以保證細節處的牢固性。

2.4 抗震結構優化

對于任何一個房屋建筑來說，抗震性能都是保證房屋建筑安全性的重要因素之一。因此，為了保證房屋建筑抗震結構性能的合理性，應當要借助結構優化的方法，使用現代化計算機技術，優化房屋構建的尺寸，提高房屋的抗震性能。①結構設計人員對房屋所處的環境進行分析，通過計算機將相關數據錄入，并進行智能分析，了解當地地震發生的頻率和等級，以便能夠作為后期優化的參考數據。②運用“準測法”來對房屋結構構件的尺寸進行優化，根據結構的截面大小、荷載數值等進行分析，并結合“單元法”，詳細分析每一部分構件的受力程度，通過計算機計算來優化相關數據，繼而提高房屋建筑的抗震性能。圖1所示為某學校學生校舍房屋構件抗震加固平面示意圖。

圖1

2.5 結構優化與建筑優化保持協調

結構設計應當要保證建筑的平面與整體結構的緊密配合，這樣能夠保持建筑本身的美觀性與結構的穩定性相互配合，共同形成穩定、堅固且美觀的房屋建筑結構。在對建筑結構進行優化的過程中，應當要注重整個建筑系統的簡潔性，墻體與支柱之間不可以出現錯位的現象，高度要與截面的面積之間保持相通。此外，在對樓體進行設計的過程中，對于一些較為特殊的區域應當要采取適當的方式來進行優化加固，比如：對于自身受力較多的轉角地帶，設計者應當要選擇高強度的建材作為墻體承重的材料，在降低自重的同時也能夠起到良好的承重作用。而對于建筑的整體結構來講，應當要保證建筑的中心、剛度中心以及質量中心正確重疊，避免建筑出現扭轉的情況。

3 結束語

總之，房屋結構設計的嚴謹化和科學化是保證房屋建筑質量的基本內容，為了促進房屋建筑的穩定性，需要對房屋結構進行適當的優化。從前期基礎部分設計、建筑主體結構、局部優化、抗震結構優化等方面入手，保證房屋各個環節與房屋整體之間的緊密聯系，促進房屋建筑的穩定性。

[1]廖文熾.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究[J].四川水泥，2017（07）：91.

[2]方杰.略談建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].建材與裝飾，2017（12）：120～121.

[3]唐益林.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].建材與裝飾，2017（01）：93～94.

[4]王佩丹.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究[J].江西建材，2016（16）：51+54.