探究房屋建筑結構設計優化方法及應用

謝周俊

【摘要】建筑結構關乎建筑安全，并且設計的合理性與建筑使用的舒適性之間存在密切聯系。在保障建筑符合預期的功能性、安全性、耐久性的前提下節省資源，是結構優化設計的關鍵。對房屋建筑結構優化的內涵及其理念進行闡述和分析，并結合多年的工程實踐經驗提出建筑結構優化設計的具體對策。

【關鍵詞】建筑結構;房屋結構;優化理念;設計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

目前，在多數地區房屋建筑施工建設中，對各類施工材料質量難以有效控制，加上施工技術人員的專業素質有待提升等問題對建筑質量產生了較大的負面影響。在房屋建筑施工中存有工期延誤問題，導致建筑施工質量難以滿足規定要求。當前，房屋漏水、墻面開裂、管道堵塞等房屋建筑施工質量通病對廣大群眾的正常生產生活產生的負面影響較大，所以，要注重集中整合質量通病產生的原因，擬定針對性的防治措施。

1、建筑結構優化設計的內涵

建筑結構優化設計不僅能提升房屋的抗震性能和受力性能，還可節約資源，提升經濟效益，具有重要的現實意義和經濟價值。建筑結構優化設計應以原建筑方案為基礎，兼顧建設現狀以及經濟成本進行合理優化，以主體結構和圍護結構方案為內容，建立結構優化設計模型，通過科學計算，最終得出結構優化方案。建筑結構優化設計根據建筑的構成可分為：①主體結構的優化設計;②基礎結構的優化設計;③房屋建筑細部結構的優化設計;④建筑圍護結構的優化設計。建筑結構優化設計需綜合考慮舒適性、功能性等因素，并立足于經濟性進行造價控制，盡可能做到建筑結構造價的合理縮減。

2、當前房屋建筑設計存在的問題

2.1節能設計存在紕漏

對于住宅區而言，在對其外觀和功能的設計之初，應考慮到自然通風的情況，但是有關這點，很多建筑企業并沒有對其進行充分的考慮和重視，更沒有根據住宅區周邊環境進行合理的規劃和設計。由于規劃之初沒有因地制宜，布局妥當，比如在窗戶的設計上，其占用空間面積較大，但是可開窗面積卻很小，從而使得有些住宅區存在自然通風情況不良的現象。

2.2設計圖紙不合理

當前房屋質量通病產生的原因較多，比如房屋設計不合理。房屋建筑設計是項目施工建設的靈魂，也是全面提升項目施工質量與施工成效的基礎。當工程設計中存有不同程度的問題時，對項目整體建設質量均會產生較大的負面影響，容易誘發較大的損失。比如，項目圖紙設計不詳細，導致施工中的參照性降低。當下有許多房屋建筑項目外飾面被窗臺滴落的污水污染，這是由于設計圖紙不規范導致的。圖紙設計誘發的質量通病占據較大比重，所以，在施工實踐中應對其提高重視程度。

2.3住宅區通風設計不合理

就當前的市場形勢來看，很多建筑企業為了在最大限度內對土地進行充分利用，通常會讓設計人員以最高容積率進行設計，由此會造成超值設計的現象出現，從而使得同一樓層會有多戶居住所。雖然這可以增加住宅率，但是由于單體布局限制，其通風面積會變小，所產生的通風效果也會相應變差，特別是在夏季時，房間內會積聚大量熱氣，在短時間內無法排出室外或者散失，只能通過電風扇或者空調進行姜降溫，但是這樣會在很大程度上對能耗損失進行提高。

3、房屋建筑結構設計優化的有效對策

3.1重視結構類型的選擇

現代的房屋建筑立面造型復雜、平面布置多樣。選擇一個既滿足房屋建筑功能要求，又符合力學概念和規范要求的經濟合理的結構類型，是建筑結構優化設計的首要工作。常見的結構類型有框架結構、剪力墻結構、框架- 剪力墻結構?？蚣芙Y構是由框架柱和框架梁為主要受力構件的結構體系，其特點是建筑平面布置靈活、使用空間大、延性較好，但側向剛度較差，水平力作用下會產生較大側向變形，用于多層建筑時經濟性較好，所以常用于多層商業和辦公樓，但由于其梁、柱截面較大，影響使用空間，一般不用于住宅類建筑。剪力墻結構是以鋼筋混凝土墻體為主要受力構件的結構體系，其特點是抗側向剛度大、水平力作用下側移小、室內墻面平整，但平面布置不靈活、施工造價較高，所以常用于高層住宅。

3.2加強對房屋結構前期設計

重視程度房屋建筑企業應增加對前期房屋結構重視程度，組織相關人員參與到建筑結構設計之中，不斷優化建筑結構，以有效控制房屋建筑質量與建筑成本等。首先，加強施工現場實際勘測。在建筑結構設計之前，需要對房屋建筑工程施工現場進行調查，全面掌握施工現場實際情況，并根據工程現場具體環境情況，對房屋結構進行設計，確保房屋建筑結構與實際施工環境相匹配，避免盲目設計導致后期建筑與實際現場環境匹配程度不夠，甚至產生一系列質量問題。在設計前期，設計人員需要對施工現場地質、水文、風向、附近建筑、建筑面積、占地面積等情況進行全面記錄，在設計過程中充分考慮這些影響要素 。其次，施工企業可以成立由設計人員、工程技術人員、管理人員、施工人員組成的建筑設計小組，從建筑施工、建筑設計、建筑管理等方面對建筑結構進行綜合考量，促進建筑結構優化。

3.3優化框架柱

在優化上選擇軸壓比與雙偏壓等計算方式進行檢測，之所以選擇軸壓比進行檢測，是因為框架結構受力是雙向的，且扭轉效應對框架結構受力影響較為復雜，在建筑抗震設計中對框架結構抗震要求相對較為嚴格，所以選擇軸壓比、雙偏壓等檢測方法對框架柱進行優化設計檢測。軸壓比是框架柱尺寸（截面）重要影響因素，在其設計優化上不可扣得太緊，要確保軸壓比不可以太貼近限值，以保證通過軸壓比調整真正實現“強柱弱梁”的設計效果。該工程設計過程中采用的框架柱距離為8.00m左右，初步設計的框架柱的尺寸為500mm×400mm與500mm×500mm兩種，經過軸壓比計算各項指標均符合該建筑實際需求，同時對框架柱采用了雙偏壓計算方法，依舊符合相應工程質量需求。但出于進一步優化建筑結構考慮，將兩種尺寸改為450mm×400mm與500mm×450mm，并對兩種尺寸進行了雙偏壓計算檢測與軸壓比計算檢測，發現450mm×400mm與500mm×450mm尺寸也符合工程質量要求。通過框架柱優化設計，將原本含鋼量20.35降低到18.04，優化效果較好。

結語：

房屋建筑結構的優化設計可以在保證結構設計符合安全性、耐久性要求的前提下，實現對建筑結構造價成本的有效控制，并結合對結構的節能優化設計，進一步提升房屋建筑結構的綠色性與可持續性。因此，企業必須重視房屋建筑結構的優化設計，依據對建筑建設需求、現場實際情況的分析與掌握，提升結構設計的合理性與可行性，促進房屋建筑功能與作用的最大化體現，確保房屋建筑建設符合人們多元化的居住需求。

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