建筑結構優化設計方法在房屋結構設計中的應用

張凱月

（廊坊師范學院，河北 廊坊065000）

1 引言

在建筑行業日益發展的今天，除了保證建筑使用的安全性，還要考慮建筑的美觀性和實用性，以及施工時的可行性以及施工成本，對設計人員提出了很高的要求。

2 建筑結構設計優化方法的重要性

2.1 保障建筑企業的經濟效益

經過歷年來對傳統房屋設計與結構優化設計的比較研究，以及對建筑設計經濟指標的分析，發現科學性、規范性的建筑結構優化設計方案可以使結構內部中每個部分都得到合理協調，并且充分利用建筑資源，最大限度地減少建筑材料的消耗及其浪費問題，可以減少成本，提高企業的經濟效益。

2.2 符合當今建筑行業的要求

時代發展的進步和人們日益增長的物質文化需要，使人們對建筑行業的要求不斷提高，并希望在建筑結構設計方面予以空間最大化的利用。房屋建筑的結構優化可以使建筑材料達到最大的利用，使建筑空間更為合理，同時可以滿足建筑的多元化需求。建筑結構優化方法被使用后，可以滿足對建筑外觀性和實用性的雙重要求。

3 建筑結構設計優化措施

3.1 科學制訂設計方案

結構選型在房屋建筑結構優化中占據著重要地位。制訂方案之前需要做好前期準備工作，實地勘察施工現場，根據建筑現場的客觀條件和資源統籌安排建筑工序，按照建筑結構設計的標準進行建筑方案設計。嚴格根據質量要求選擇建筑材料和機械設備，以保障質量為前提條件進行造價控制并優化設計方案。

3.2 進行方案比選

制訂出不同的設計方案后，必須對其進行整理與分析，以選擇最合適的方案。而在這個過程中，需要對各種影響因素進行不同方面的考量與分析。設計方案合理與否，不僅取決于建筑的美觀性和安全性，還要考慮其是否可以節約資源。因此，在這個過程中，設計者要把節約資源與建筑設計相結合，實現建筑結構的綠色設計。

4 建筑結構設計優化的主要內容

4.1 建筑整體和局部的優化

房屋建筑結構設計包括整體設計和局部設計，通過建筑整體結構和局部結構的優化能夠讓建筑空間得到更為合理的利用。比如，在對房屋建筑結構整體設計時，更多的是需要考慮其整體承重和質量需要，而在結構細節設計方面則更需要在選材、使用等方面予以深度考量，使建筑結構達到質量和需要的雙重滿足。

4.2 建筑上部結構的優化

房屋建筑結構設計的優化需要首先分析剪力墻的受力是否平均，可以適當加大剪力墻的長度，減少墻肢的個數，從而在保證安全合理的同時，增加房間的使用面積，減少建筑材料的使用，不僅節約成本，又能符合建筑對安全性的要求[1]。另外，應充分考慮剪力墻底部的優化設計，保證剪力墻底部加強部位的高度，使剪力墻具備較強的抗震性能。樓層的平面幾何中心和剛度中心應重合，以提高建筑的穩定性與剛度，最終保證建筑的建設質量和使用安全。

4.3 地下結構的優化

地下部分的結構設計是房屋建筑結構設計的重要組成部分，在房屋的使用過程中發揮著重要作用。為了帶給人們更為舒適的居住感受，做好地下結構的優化設計非常重要。進行地下結構設計時，應盡量合理布置地下室柱網跨度和主次梁的布置方式，可以將上部結構的嵌固部位埋入地下室頂板中，這樣可以使地下室空間得以擴大，有利于人們對地下室的空間利用，還可以通過降低地下室層高的方式進行多層地下室的結構設計，使地下室層級和面積增加，增強其使用性能。

4.4 抗震結構的優化

為了使房屋建筑使用質量得到提升，并有效避免地震等災害對建筑產生嚴重影響，做好抗震設計是結構優化不可忽視的重點。抗震結構優化設計過程中，應盡量采用對稱設計，如果房屋建筑結構為不對稱設計，則需要保持建筑結構平面布置的剛心和質心重合。另外，需要設置多道抗震防線，例如，采用“強柱弱梁”延性框架結構，在水平地震波的作用下，梁結構先于柱結構屈服，因此，可以利用梁的變形消耗地震對建筑結構產生的作用力，使框架柱作為保證結構穩定性的第二道防線繼續發揮對結構的支撐作用，從而提高整體建筑結構的抗震性能。

4.5 排水管道的結構優化

房屋建筑結構設計過程中還需要對排水管道系統予以優化設計，考慮排水管道為房屋結構的重要組成部分，加之其復雜程度較高，需要從實際應用入手做好排水管道系統的優化。尤其很多管道為穿墻管道，需要在結構設計中做好預埋空間的預留，在空間設計過程中要注意避免管道碰撞，并做好預埋空洞標記，這樣可以在結構施工過程中避免操作失誤。如果排水管道穿越承重墻，還需要做好承重墻的加固，避免管道施工對建筑工程質量的影響[2]。

4.6 優化建筑節能結構設計

為了貫徹綠色發展理念，建筑結構設計需要以節能為基礎，從各個設計環節完善當前的建筑設計方案。此外，為了保證建筑的舒適性，必須考慮建筑物的通風和日照條件。比如，可以通過南北通透戶型設計的方式實現房屋結構的通風。通過交錯空間設計的方式將陽光引入其他房屋房間，從而使房屋空間的光照符合使用要求。

5 結語

建筑結構設計的優化不僅使建筑及相關企業具有競爭優勢，還能減少建筑材料的成本，并提高房屋建筑的安全性和美觀性，同時滿足房屋用戶的不同要求，發揮建筑的各種功能。通過建筑主體結構設計的優化、整體和局部的結構優化、上部結構和地下結構的完善設計、抗震結構的改良、排水管道結構的優化，以及建筑節能結構的設計等措施則使房屋建筑結構得以更科學的優化，提升房屋建筑的舒適性，并且對建筑結構設計的優化已成為建筑結構設計中的重要發展趨勢，相關研究人員需要對建筑結構的優化方法進行研究，提出建設性的意見與建議，讓房屋建筑結構設計更具創新性，順應市場發展，滿足各方面的需求。