試析住宅建筑結構設計的優化分析

白露 柳青

摘要：隨著我國社會經濟持續發展，人們生活質量越來越高，對住宅建筑結構質量提出了更高的要求，既要保證住宅建筑結構質量達標，也要滿足人們的需求。在住宅建筑結構設計優化價值的基礎上，本文分析了目前住宅建筑結構設計優化意義及現狀，并提出優化的步驟和應用方法，希望對類似工程有一定參考和幫助。

關鍵詞：住宅建筑;結構設計;優化內容

前言

在住宅建筑結構設計方式多樣化不斷推進和市場競爭壓力逐步加大的背景下，住宅建筑結構設計得到了飛速發展。開展住宅建筑結構設計優化分析，既能大幅度提升住宅建筑的使用性能，也可以在保證施工質量的基礎上，提升美觀性和藝術性，改性居民的居住環境，滿足人們心里和生活的需求。基于此，開展住宅建筑結構設計的優化分析研究就顯得尤為必要。

1住宅建筑結構設計優化的意義

1.1 住宅安全性

GB50068 中對建筑的安全性給出了三個等級，這在建筑結構設計時是必須嚴格執行的標準。嚴格意義上建筑構件應與建筑整體的結構安全等級相適宜，但一般要考慮綜合經濟效益，因而可以對部分構件做出調整。這里要注意，對于結構設計優化認識不夠深入的話，往往容易將其誤認為是“抽鋼筋”，降低安全度，事實上經過設計優化，結構設計被再加工，減少設計差錯，節約用料，使結構布置更加合理從而更能夠保證安全性。結構設計優化首要考慮的是建筑的安全性能，如果不能滿足良好的結構外觀與實用性，也無法推動銷量。

1.2 住宅經濟性

房地產市場依然在持續去庫存，當前熱點城市房價過熱，房子賣不動，三四線城市缺乏銷售動力依然賣不動，對于房地產企業來說，關鍵還是要考慮降低成本，增加利潤。住宅建筑的經濟性，是投資者考慮的重點。換句話說，控制了成本才能保證房地產企業的生存發展。從住宅建筑的用地面積、結構分布、建筑設備、層數以及結構外觀幾個要素之間的相互關系來看，住宅建筑只有一個樓蓋，層數越高，考慮建筑重量，基礎結構的承載力必須適應自重，成本必然高，而考慮到采光等因素，住宅層數越多，建筑高度越高，相應地就需要調整建筑布局，用地面積就會增加，同時要保證給排水、電氣供應，建筑設備也要增加。當結構安全性有保證時，結構設計優化就可以對結構外觀進行調整，比如將方形的住宅結構外觀調整為圓形，可以縮減墻體面積，可使占地面積略微減小，并且可降低后續墻體裝飾的成本。

2目前住宅建筑結構設計優化現狀

就目前我國住宅建筑結構設計優化的發展現狀來看，雖然在城市化進程不斷推進的背景下，住宅建筑得到了良好發展，設計優化的方法也越來越多在，但在具體操作中仍然存在很多缺陷。比如容易忽略對整體結構布局和空間規劃的優化，阻礙住宅建筑結構設計優化企業自身競爭優勢的提升，很多優化之后的價值沒有得到充分體現。為解決這一問題，必須充分發揮優化功能，通過分析計算各方面的數據，促使住宅建筑結構設計優化能夠在滿足工程實際數據構建的基礎上，掙脫影響因素和變量效果的限制，以實現對住宅建筑結構的整體優化，充分發揮出住宅建筑的經濟效益和美學價值。

3住宅建筑結構設計優化的步驟和內容

構建住宅建筑結構設計優化模型→確定目標函數→制定約束條件→設定相關的應用程序。

3.1構建住宅建筑結構設計優化模型

住宅建筑結構設計優化中，結構參數優化技術和結構模型設計的重中之重，主要內容是從多數結構變量參數中，選擇出科學合理的參數。然后進行結構函數計算，保證住宅建筑的結構承載力處于最佳狀態，再按照相應的計算編制來構建模型，從而保證結構設計中各項參數合理有效。

3.2 確定目標函數和制定約束條件

當模型構建完成之后，還要對模型的目標函數進行確定，并對相關數據進行全面分析和科學選擇，保證所選擇的數據和函數條件相契合，并確定相應的約束條件，如：結構尺寸、結構強度、結構的彈塑性等，以滿足住宅結構施工的要求。

3.3 方案設計

在住宅建筑結構設計優化中，可靠度的優化是基礎，可靠度多呈現非線性和多條件的特性。因此，在設計優化計算中，需要將約束性條件優化為無約束性的函數進行有效計算。常用的住宅建筑結構設計優化方法有：復合形法、拉式乘子法、Powell法等。在具體優化過程中，借助計算機軟件技術，可在保證住宅建筑結構可靠性的基礎上，合理選擇設計方案，保證優化計算方式符合要求。整個優化過程必須進行綜合思考，對設計方案進行合理優化，將安全、實用、合理融為一體，在降低施工難度的基礎上，提升施工進度，價格低成本。

4住宅建筑結構設計優化方法的應用

4.1空間結構整體布局的優化

在住宅建筑結構設計優化中，空間結構整體布局優化是重中之重，也是優化過程中必不可少的內容，具有很強的綜合性，涉及到的內容包括：建筑采光、空間結構布局、建筑朝向等那內容，可從以下兩個方面入手：

第一，從城市未來發展規劃的角度入手，從整體布局逐步深入到細節布局，比如：可通過住宅建筑整體結構、原材料選擇、結構布置等方面同時入手，實現多方協調配合，以提升住宅建筑工程的總體承載力、穩定性、安全性。第二，嚴格遵循國家現行標準。在結構設計優化中，各項參數難免會存在誤差，但要嚴格控制，將誤差控制在允許范圍中。

4.2 住宅建筑階段性和壽命優化

住宅建筑工程的特性，決定了其剛度和穩定性有直接關系，鋼筋含鋼量大，則剛度越大。因此，在住宅建筑結構設計優化過程中，要盡量選擇高強度鋼筋，以保證住宅建筑的穩定性。在選擇施工材料時，還要充分結合當地的地質水文條件，精確計算住宅建筑對剛度的需求，將剛度的優化設計和實際剛度相互結合，既能保證施工質量，也可以有效控制成本，實現對住宅建筑施工階段的壽命優化。

4.3結構計算參數優化

住宅建筑結構設計比較復雜，涉及到的內容比較多，結構參數眾多，如果其中一個結構參數選擇不當，就會對住宅建筑結構的穩定性、安全性，及居民生活的舒適性造成較大影響。所以，在具體設計中，必須加強對結構計算參數的優化。保證錄入計算機中的結構尺寸、規格、型號等相關數據都輸入準確，避免發生計量誤差。此外，尤其是在結構計算參數選擇時，需要結合住宅建筑工程結構的特性和實際情況，合理編寫計算程序，以保證結構設計優化的準確性。在整個住宅建筑結構設計優化過程中，不能只憑借計算機軟件技術分析計算，還要結合計算模型和設計人員的自身技術水平，保證結構設計的可靠性。

4.4 結構形式的優化

住宅建筑結構設計優化具有很強復雜性和系統性，不能只對外部結構或者看得到的結構進行優化，還要加強細節設計優化。在本工程建設中，采用了大量的現澆板，因此，在結構的拐角處極易法裂縫和斷裂問題。為解決這一問題，在結構設計優化中，就需要明確標注鋼筋的型號和材質，盡量選擇極限拉應力好的材料。除現澆板之外，剪力墻布置優化也是重中之重，對相關細節和材料也要全面優化。在剪力墻結構設計優化中，抗震設計優化是基礎核心，對設計優化的要求也比較高。不同建筑工程，所處位置不同，地質水文條件不同，抗震設計的標準也不相同，缺乏可借鑒的經驗及啟示。因此，多采用概念設計優化的方法，通過實際經驗數據來優化抗震結構設計，不斷提升剪力墻結構的抗震性。

4.5住宅建筑結構設計方案的優化

住宅建筑結構設計方案經過優化之后，要能夠在一定程度上提升施工進度。為盡快開工建設，需要設計方能夠在最短時間內給出設計優化方案，導致個別設計優化人員，經常疏于對設計方案的優化處理，致使設計方案在后期施工使用中頻繁發生問題，不但會延長施工工期，而且浪費資源和成本，導致住宅建筑施工中經常發生超預算。因此，在住宅建筑結構設計優化中，需要嚴格按照工期要求，合理安排設計優化和施工的時間，提升住宅建筑工程的總體質量。

結語

本文在對優化技術的使用及重要意義的基礎上，分析了住宅建筑結構設計中優化技術的相關問題。為了提高住宅建筑的造價經濟性，確保設計的安全性和做好住宅建筑結構的優化設計，對建筑的整體性能和質量進行優化提升是必不可少的。考慮到實際工作中的變量參數和工程條件等問題，優化同時要確保對設計過程的整體把握和控制，以便能獲得更好的設計結果。

參考文獻

[1]趙洛亭 . 房屋建筑結構設計中優化技術的應用探討[J]. 綠色環保建材，2018，137（07）：96+99.

[2]王碩 . 淺析房屋建筑結構設計中優化技術[J]. 智能城市，2018，004（005）：P.38-38.

[3]周暉 . 以異型柱框架為例淺淡房屋建筑結構設計優化技術應用[J]. 綠色環保建材，2019，147（05）：86+89.