房屋建筑結構設計中優化技術的應用淺析

郭曉建

（運城市建筑設計研究院，山西 運城 044000）

1 優化房屋建筑結構設計的意義

1.1 增大建筑空間使用率，降低建筑材料使用量

優化房屋建筑結構設計，可以增大空間使用率和材料利用率，節能節材，推動社會的穩定發展。這與國家所倡導的可持續發展理念相互契合。再者，選擇房屋建筑結構優化設計方案也是至關重要的。選擇房屋建筑結構優化設計方案，可以最大程度地壓縮投資成本，實現經濟效益與生態效益的最大化。

1.2 壓縮工程投資成本，保證經濟效益最大化

工程設計造價在工程項目總投資體系中占據著絕對比重。為此，優化房屋建筑結構設計，可以節約投資成本。此外，優化房屋建筑結構設計，還可以提高結構構件使用率，減少材料使用量，維護經濟效益。

1.3 增強房屋建筑結構設計的完整性和合理性

在優化房屋建筑結構設計的過程中，不僅可以節約投資成本，還能維護整體結構的安全性，做到經濟性和安全性的協調統一。

2 優化房屋建筑結構設計的關鍵工序

2.1 創建結構函數模型

完善計算方案和設計模型是優化房屋建筑結構設計的兩個重要組成部分。優化房屋建筑結構設計就是在諸多變量中選擇最關鍵的參數，對參數加以整合，創建完整的函數模型，得出最優解。從整體方面來說，創建函數模型主要分為如下兩個部分：①選擇合理的設計變量。選擇合理的設計變量，對于創建函數模型具有積極意義。同時，設計變量的選擇也就是關鍵參數的選擇。②確定目標函數。確定目標函數的前提條件是獲取滿足函數條件下的最優解。之后確定約束條件，將結構構件的規格、強度、彈性以及應力條件等控制在合理范圍內。

2.2 優化設計方案與計算方案

優化房屋建筑結構設計往往會受到各類約束條件和變量參數的影響。為此，在計算過程中，要有意識的將所有約束條件轉化為非約束條件，促進整個優化過程的良好運轉。

2.3 優化程序設計

程序設計就是在確定優化設計方案的基礎上，對設計程序進行編寫，且將設計程序導入到計算機系統中。利用計算機系統的計算功能，獲得更加直觀的結果。

2.4 注重結果分析

結果分析也是優化房屋建筑結構設計的關鍵環節。利用計算機系統的計算功能對數據信息展開分析，獲得包含所有關鍵參數信息的最佳設計方案。在優化房屋建筑結構設計的過程中，需充分考慮各方面影響因素。

我們都知道，房屋建筑結構設計與施工往往會消耗大量的人力、物力和財力。而優化房屋建筑結構設計，可以將各項成本指標控制在預算范圍內，在保證房屋建筑結構安全穩固性的基礎上，實現經濟效益最大化。在房屋建筑結構設計中，應高度注意如下兩方面問題：

①明確建筑結構設計的經濟和技術的平衡點，從根本上解決二者之間的矛盾沖突；②客觀認知技術改造所創造經濟效益，與技術未改造前的經濟損耗指標加以對比。

3 優化房屋建筑結構設計的重點內容

3.1 優化上部結構設計

優化房屋建筑結構設計在房屋建筑工程施工中發揮著至關重要的作用。在優化房屋建筑結構設計中，針對上部結構的優化設計，是指對房屋建筑結構中的梁板柱展開優化設計。上部結構優化設計要點如下所述：1）嚴格控制剪力墻數量和長度。施工人員需注重剪力墻結構各部分受力的均衡性，避免房屋建筑結構在臺風、地震以及泥石流等自然災害中出現整體垮塌。相關人員要采用大開間剪力墻結構設計，減少剪力墻數量，延長墻肢長度，加強整體房屋建筑結構的安全穩固性。2）在剪力墻結構中，布置少量框架柱。在不影響房屋建筑結構功能的前提條件下，適當配置一到兩個框架柱，使框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結構總傾覆力矩的10%。同時，剪力墻充當框架柱，還可以節省大量的鋼筋混凝土。

3.2 優化梁板柱配筋施工圖設計

在優化房屋建筑結構設計的過程中，需保證結構體系受力的均衡性和傳力路徑的明確性。只有這樣，才能優化梁板柱配筋施工圖設計，減少鋼筋混凝土使用量。

3.3 優化地基基礎結構形式設計

地基基礎的主要作用就是承受建筑物上部結構的重力荷載。優化地基基礎設計，既可以加強房屋建筑結構的安全可靠性，又可以節省大量的工程造價。俗話說“萬丈高樓平地起”，就充分說明了優化地基基礎設計的重要性。一般來說，設計人員會根據地質環境勘察報告，綜合分析地質結構條件、地下水文環境條件以及周邊建筑物分布情況對房屋建筑地基基礎的影響，確定地基基礎形式。以某高層住宅樓工程項目為例。該高層住宅樓工程地上部分共30層，地下2層。設計單位根據地質環境勘察報告建議采用如下三種基礎形式：PHC預應力管樁，人工挖孔樁，機械鉆孔。在繪制完整的施工圖后，由工程預算人員對工程設計方案和施工方案展開經濟性分析，再結合施工難易程度與施工周期等關鍵因素，選擇PHC預應力管樁，從而簡化施工流程，縮短施工周期，節約投資成本，最終實現工程項目經濟效益與社會效益的最大化。

4 結語

綜上所述，優化房屋建筑結構設計是一項綜合性、專業性與復雜性較強的工作。為此，設計單位應當給予高度重視，全面考慮房屋建筑結構設計的關鍵影響因素，優化上部結構設計、梁板柱配筋施工圖設計以及地基基礎形式設計，從而增強整體房屋建筑結構的安全穩固性，滿足人們的多元化需求。