房屋建筑結構設計優化方法及應用探析

魯陽

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1 房屋建筑結構和經濟效益之間的關系

設計人員在進行建筑結構設計和優化時，首先要平衡好建筑結構安全與經濟效益的關系，這是結構設計優化技術應用的基礎。

對于房屋建筑而言，其造價與結構設計有很大的關系。結構設計是否合理和優化將直接決定實際造價。因此，在進行建筑結構優化設計之前，必須分析建筑層數與用地面積、建筑造型與經濟性、建筑結構與設備的關系，為后續的建筑結構優化設計做好前提。

1.1 建筑樓層與用地面積的關系

在實際工程中，隨著建筑物層數的不斷增加，高度也會相應增加，相鄰建筑物之間的距離也需要增加，從而增加用地面積，即建筑物層數與用地面積之間存在一定的關系。因此，設計單位在實際工程結構設計過程中，需要盡量減少用地面積，增加建設項目的層數，以降低建設成本，這也是住宅結構優化設計的重點。

1.2 建筑形態與經濟的關系

如果兩個房屋建筑項目的建筑面積相同，一個項目的平面形狀為圓形或相對較多，前期墻體所消耗的面積相對較小，造價相對較低。通過相關專家的研究發現，建筑構件的平面形狀為方形或圓形，可以具有良好的力學性能，并在很大程度上減少相關輔助材料和設備的使用。因此，在建筑結構優化設計過程中，設計單位應考慮并合理選擇建筑物的平面形狀，以降低建筑結構設計成本，提高經濟效益。

1.3 建筑結構與設備的關系

隨著現代住宅建筑工程高度的增加，給排水管道和電氣設備的材料需求也在增加，住宅建筑工程的設計成本也將隨之增加。因此，設計單位在進行建筑結構優化設計時，可以對這方面給予合理的考慮和具體的應用。設計單位在進行建筑結構設計優化時，需要綜合分析建筑結構與建筑設備的關系，根據不同建筑結構的特點和工程實際情況，選擇設計優化方法。在保證建設工程質量的前提下，選擇一些性價比高的建筑結構類型，合理配置相關的建筑設備和材料，從而降低建筑結構設計和施工成本，最終提高資金的利用率[1]。

2 當前房屋建筑結構設計的現狀

2.1 建筑結構設計圖紙不夠詳細

建筑工程施工中最基本的要素之一就是圖紙，它也是建筑工程中必不可少的關鍵要素。整個施工過程相關工作的開展需要以圖紙為基本參考。只有設計出科學完善的建筑結構圖，才能為施工提供方便，避免后期不必要的變更。但目前一些施工企業提供的建筑結構設計圖紙并不完善，圖紙中的細節不夠詳細。另外，有些圖紙不夠專業，而且沒有嚴格按照相關標準繪制標識也不是很清楚，這種不規范的設計圖紙對施工造成很大的不利影響，甚至使現場施工陷入混亂狀態，最終導致施工安全事故。

2.2 基礎選型不科學

對于房屋建筑來說，使用功能的重要性毋庸置疑，但安全性也非常重要。建筑物的安全水平主要取決于建筑結構設計的合理性。建筑結構選型是否科學，所用材料是否符合規范要求，承載力是否達標，抗震等級是否合理等，將直接影響建筑工程的整體安全水平。從目前的情況來看，中國建筑業經常出現不合理的建筑結構選擇問題，如建筑承載力低、建筑基礎差，容易導致后期建筑不均勻沉降，最終導致各種安全隱患。

3 如何在建筑結構設計中運用優化方法

3.1 將重要結構的優化與保存放在首要地位

建筑結構中的重要結構往往是承重等安全問題的關鍵，它是承重結構中最重要的部分，關系到建筑的質量和安全水平。因此，有必要從整體布局結構上對框架的布局進行分析，以確保重要的框架結構不會因審美需要而犧牲安全性。同時，在設計中要平衡整個建筑結構體系，不能盲目追求結構的剛度和強度，從而更好地保證建筑結構的穩定性和安全性。同時，由于建筑結構是整個建筑的基礎，需要在設計中進行全面的風險評估和預算，充分考慮建筑結構在施工和后續使用過程中可能遇到的各種風險和潛在的安全隱患，并及時采取預防措施。

3.2 高層建筑結構的合理設計

在建筑結構設計中，高層建筑結構的框架設計難度較大，安全性要求也較高。通常需要更大的抗震能力來穩定整個結構。目前高層建筑結構框架設計主要采用混凝土作為建筑材料，在具體的設計和施工中，要注意混凝土的強度不能超過C40，嚴格控制混凝土的強度拌制和使用，為了提高建筑結構在高層建筑的設計和施工中，采用抗彎、抗壓、抗震的能力。在高層建筑框架結構基礎部分的詳細設計中，應考慮寬基礎寬度、不均勻地基、軟地基等。因此，如果基礎柱埋深大于3m，建筑設計人員應考慮地下室的施工，以提高地基承載力，以滿足設計的安全要求。同時，基于風險防范，地下室板不能延期。根據實際情況，采用微膨脹混凝土澆筑，以提高高層建筑框架結構基礎的堅固性，從而保持整體結構穩定性。

3.3 規范抗震設計

建筑結構優化設計的最重要目標是提高結構整體的穩定性，減少地震等自然災害對人力和財力的負面影響。因此，在完善建筑結構優化設計方案時，應充分規劃結構的抗震設計，并注意截面高度的確定和調整。同時，要對不同主軸方向和水平方向的承重柱進行抗震分析計算，充分考慮框架在整個建筑結構橫向和縱向的穩定性，從而避免在實際設計和施工過程中出現配筋不足的現象。

4 結束語

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。