房屋結構設計中的建筑結構設計優化研究

李東陽

天津方標世紀規劃建筑設計有限公司 遼寧沈陽 110000

房屋建筑結構設計中優化技術種類較多，在具體優化方面相關設計人員需要結合工程具體情況，進行房屋建筑實地勘查，制定初步建筑結構設計方案，并在優化上充分利用多種技術，盡可能地保障工程質量的同時，達到結構優化目的。房屋建筑設計人員可以根據房屋建筑結構不同，適當制定相應建筑結構優化設計方案，全面提升優化質量，促進建筑工程綜合效益提升。

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[1]。

2 房屋建筑結構優化設計對策

2.1 重視結構類型的選擇

常見的結構類型有框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構。框架結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。框架-剪力墻結構是由框架和剪力墻組成的結構體系，其具有框架和剪力墻結構的優點，既能形成較大的使用空間，又具有較好的抵抗水平荷載的能力，常用于高層辦公樓和公寓。建筑結構的優化設計需重視建筑結構類型的合理性，避免因選型不到位而影響建筑結構設計的合理性。結構類型應根據建筑平面布置、高度和使用功能要求進行選擇，并且在已選定的結構類型下還需要更細化的對比選擇。比如，異形柱框架比普通框架用鋼量大，在可能的情況下盡量采用后者；短肢剪力墻比普通剪力墻用鋼量大，在可能的情況下盡量采用后者[2]。

2.2 做好優化設計前的準備工作

在進行結構設計優化前，一定要做好前期的準備工作。如今，許多建筑企業都沒有充分認識到結構設計優化前期工作的重要性，沒有對前期設計出的方案進行細致剖析，沒有考慮設計結構是否科學合理，這會直接對后期的工程建設產生影響。設計人員在設計過程中要轉變傳統思想，在具體的設計過程中注重方案的經濟性，要在保證結構安全的基礎上不斷減少資金投入，這樣才能幫助建筑企業從中獲得更多的經濟效益。

2.3 構建優化設計模型

想要更加高效地對結構進行設計優化，首先應構建科學合理的設計模型。房屋結構設計優化的本質內容是指，將各種變量因素充分考慮在內，然后建立相應的函數模型，利用科學技術手段計算出最優結果，這樣既能保證所得方案的有效性，同時房屋結構也能得到進一步優化。在對模型進行優化建立的過程中，首先應該對設計變量進行科學合理的選擇，設計人員要對參數的變化情況進行觀察和分析，從眾多的參數中挑選出一些變化較大的參數，并且將其設定為預定參數，通過這種方式能夠有效減少工作人員的計算工作量。在對預定參數進行設定后，需要確定目標函數。最后，要確定約束條件。在確定約束條件時應從多方面入手，其中最為主要的包括應力、裂縫、寬度及結構尺寸等。

2.4 優化建筑結構布置優化

房屋建筑根據其使用功能，實用性以及可改造性，盡量做到滿足基本使用功能的前提下，提升可改造空間。從細節入手，從業主使用入手，這樣不僅可以大大的降低業主后期的拆改造成資源浪費，還能為提升產品的品質奠定良好的基礎，在節約資源的同時提高了產品的價值。具體可在必要位置設置結構豎向構件，在非必要位置盡量采用輕質薄隔墻或用后期家裝家具代替，這樣一來就變相的提升了建筑的空間利用率，降低了建設成本的同時也降低了業主的成本，也使得建筑布局更加靈活，更新穎。

2.5 建筑抗震設計優化

抗震設計是現代建筑結構設計中非常重要的一項內容，我國屬于地震頻發的國家，利用抗震設計能提升建筑整體的穩定性和安全性，有利于幫助人們更好地抵御自然災害的侵襲，降低地震來臨時帶來的風險和損失。在實際的設計階段，需要設計人員根據地質勘查報告，建筑設計規范及當地的地方標準文件、要求以及建設地實際情況來進行建筑的抗震設計。選用合理的結構形式以及合理的構件布置在抵御地震力的同時減少結構自身的扭轉效應，同時減少相應的材料用量。通過反復的迭代計算以尋求結構設計的最優結果從而減少結構材料用量。結構選材盡量選用輕質材料，這樣會降低結構的自重，從而減小地震力，減少結構材料用量。通過抗震優化設計減少建設成本，提高產品效益。

3 結語

建筑結構設計優化主要指在滿足建筑各項功能要求的基礎上，實現建筑各項數據優化，即在所有可選擇的建筑結構設計方案中，選擇一個相對更為優質的結構設計方案。建筑結構優化可以提升建筑質量，滿足用戶對建筑質量要求。