房屋建筑結構設計優化方法及應用研究

黃明非 劉佳

重慶建筑科技職業學院 重慶 400000

1 房屋建筑結構設計優化方法

房屋建筑具有結構復雜等特點，因而，對其進行結構設計優化也將是一個復雜的過程。設計單位在對結構進行設計優化時，需在綜合考慮建筑結構的質量、使用及美觀等方面的基礎上，形成可靠、有效的設計優化方法。

本文基于房屋建筑結構特點，結構工程設計實際，從結構設計優化前期工作、結構設計優化中一些關鍵問題及結合參數進行結構設計優化三個方面進行分析，以導出結構優化設計思路，在實際工程結構設計過程中，可結合具體房屋建筑結構特點，形成切實可行的結構設計優化方法，應用于結構設計工作實踐。

1.1 前期工作

結合設計工作實踐可知，對房屋建筑結構進行設計優化，需有效做好以下幾項前期工作：①設計人員需對具體的工程建設目標、工程實際情況等方面進行綜合分析，從而進行初步方案設計及后期方案調整；②設計人員還需明確建筑工程設計的關鍵內容，然后分析建筑材料、結構模型和結構荷載值的基本參數等，在此過程中，設計人員可以結合計算機信息技術進行參數獲取和分析，以確保結果的直觀性和準確性；③設計人員自身需具備較為充足的設計經驗，并掌握當前較為先進的計算機知識及相關軟件程序編寫方法，從宏觀的角度對房屋建筑結構進行規劃和分析，從而可在正式開始結構設計優化之前，預防一些常見的設計質量問題和通病的出現。

關于結構設計優化前期工作的幾項內容，關鍵在于設計人員對工程項目特點的關注程度、投入程度及自身設計實踐儲備，以動態的思維參與結構設計優化工作，及時、主動介入，厘清思路，切實做好結構設計優化前期工作，為后續進一步的結構設計優化做好鋪墊性工作。

1.2 結構設計優化中的一些關鍵問題

現階段，房屋建筑結構設計中常見的關鍵問題主要有建筑體型、結構體系及剛度之間的平衡關系及抗震性能等方面，這些都需要設計單位對其進行有效處理，以保證房屋建筑結構的整體協調性。

為了提升房屋結構穩定性，設計單位需對房屋建筑的抗震性能這一關鍵問題進行結構設計優化。以異型柱框架為例，設計單位在進行結構設計優化時，可做到以下幾點：①對整個異型柱的橫向柱肢、豎向柱肢的兩端，需要設置一定數量的鋼筋；②采用對稱配筋，如果一排不能實現，可通過仿真軟件進行優化設計；③對于L形異形柱，柱底部鋼筋應雙向共用；④進行有效的抗震設計，這也是結構設計優化的重點。

對于建筑體型、結構體系與剛度三者之間的平衡關系這一關鍵問題，需認真分析不同房屋建筑結構特點，強化概念設計，借助現代計算機軟件或編制相關程序進行系統、合理地分析。設計人員應結合設計實踐，有效匯總、梳理分析結果，科學地進行選擇和調整，從安全、適用、經濟的角度解決這一關鍵問題。

1.3 結合相關參數進行結構設計優化

房屋建筑結構設計優化工作具體過程可通過建立結構設計優化模型、計算方案選擇、程序創新及結果分析幾個方面進行具體實施。

具體而言，在結構設計優化時，可建立相關函數模型，以提高結構設計優化的有效性。對于鋼結構的優化設計，可通過函數模型中分析其截面尺寸等參數，從而實現對鋼結構施工成本的控制。此外，對于結構的穩定性和耐久性，設計人員可從房屋的尺寸、結構的牢固性等多方面加以考慮，從而實現設計優化。

與此同時，設計單位應加強現代計算機技術在房屋建筑結構設計優化工作中的有效應用。計算機技術在結構優化設計工作中，具有較多的優勢，但同時也存在一定的缺陷，如存在無法對多方面的主客觀因素進行充分考慮，人性化水平需進一步提高等問題[1]。

2 工程案例應用

（1）案例介紹。某商業綜合體，地下3層，地上6層，結構形式為異型柱框架。在本商業綜合體結構設計優化過程中，設計人員對工程施工現場的實際條件和業主的具體要求進行綜合考慮，在此基礎上科學選擇結構設計優化方法，同時在結構設計優化的過程中應用了相關現代計算機技術，促進了設計優化措施的有效落實。

（2）前期參與。在前期階段，設計單位首先對工程項目的施工條件以及施工要求進行了詳細分析，然后在結構形式上進行整體性選擇，以確保工程項目的經濟性；其次，設計單位注重加強設計人員與施工人員之間的溝通和交流，并聽取一線施工人員對房屋建筑結構設計優化的相關建議，確保結構設計優化措施切實可行。

（3）概念分析。在結構設計優化過程中，設計單位注重明確不同的房屋建筑布局對設計效果的影響，即將結構設計優化、概念設計以及建筑內部結構三者之間的關系進行充分融合，并將其貫穿于整個房屋建筑工程結構設計優化過程中。

以房屋建筑工程結構的抗震性能分析為例，如果僅僅對其進行簡單的數據分析及公式計算，其結果將很難對工程結構的整體性能進行反饋，若將概念設計的思想引入到設計優化中，設計人員則可根據相關概念，解決建筑工程結構抗震設計的關鍵問題，從而提升房屋建筑結構設計的整體質量。

（4）設計優化經濟效益分析。通過結構設計優化，商業綜合體結構整體性能得到明顯改善，工程造價比預期降低20%左右，達到了較好的結構設計優化技術應用效果。

不同房屋建筑工程的結構特點、施工條件等方面存在著差異，其結構設計優化的思路和方法選擇將有所不同，建設成本的控制及經濟效益也會所差異，這一點需要根據工程實際加以綜合考慮和目標制定[2]。

3 結束語

在房屋建筑工程結構設計優化的應用實踐中，設計單位應根據不同房屋建筑工程的實際情況，即其建設目標、結構特點、施工條件、經濟條件等方面，強化結構設計優化思想，引入概念設計理念，借助現代化計算機技術，創新結構設計優化方法及相關技術，促進房屋建筑結構設計優化工作的有效實現，推動結構設計優化工作工程應用，以提升房屋建筑工程結構的安全性、適用性及經濟性。