建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用

建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用
摘要：房屋结构的设计质量直接决定着最终房屋建筑的质量、安全性和使用寿命，所以作为相关设计人员及设计单位，需要强化在结构设计方面的研究，对相关结构优化设计方法的应用，不断提高设计质量，为高质量的房屋建筑工程奠定良好基础。

基于此文章就对现阶段常
用的结构优化设计方法开展了分析和研究，以供参考。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化设计方法
1建筑结构设计优化方法的重要性
1. 1 保障建筑企业的经济效益
经过历年来对传统房屋设计与结构优化设计的比较研究，以及对建筑设计经济指标的分析，
发现科学性、规范性的建筑结构优化设计方案可以使结构内部中每个部分都得到合理协调，
并且充分利用建筑资源，最大限度地减少建筑材料的消耗及其浪费问题，可以减少成本，提
高企业的经济效益。

1. 2促进建筑行业发展，增强建筑的功能性
时代发展的进步和人们日益增长的物质文化需要，使人们对建筑行业的要求不断提高，并希
望在建筑结构设计方面予以空间最大化地利用。

房屋建筑的结构优化可以使建筑材料达到最
大的利用，使建筑空间更为合理，同时可以满足建筑的多元化需求。

建筑结构优化方法被使
用后，可以满足对建筑外观性和实用性的双重要求。

2房屋建筑结构设计中应用优化设计需考虑的问题
（1）在房屋建筑结构优化设计中，需要保证其具有良好的设计结果，并且需要将建筑的功
能性体现出来，同时保证其安全性与美观性需要满足实际建设需求，进而符合人们心中的设
计标准，以满足人们对建筑的整体要求。

因此在应用优化设计期间，需要对整体的房屋建筑
结构进行全面分析，并且结合一些优化技术对结构中每一个项目加以改进与优化，然后需要
对整个结构进行细节划分，最后结合实际情况对整体结构和细节结构的优化分析，保证建筑
结构中每一个单位都得到最大的优化与改进。

（2）在基础房屋结构设计中，很多工程师并
没有充分认知施工现场的地质条件，只是结合施工单位所给出的各种文件和自己的设计经验
所给出的设计方案，不仅不具备科学性与合理性，同时基于每个工程项目的不同之处，这些
做法具备一定的片面性，没有整体的依据可寻。

另外对一些建筑地基处理时，尤其是软弱地
基中，很多工程师也都是在结合自身的经验来进行施工设计，同时也会选择一些成本较低的
方法来进行施工，并没有将地基的承载能力进行充分考虑，进而导致房屋结构容易出现坍塌
的问题，为人们的生命安全造成极大的影响，进而影响着整体施工的质量[1]。

（3）框架结
构设计问题。

房屋建筑框架结构设计中存在节点、梁端部钢筋过密问题，容易引发一系列病害：无法保证钢筋混凝土黏结强度和抗拉强度满足要求；节点核心位置钢筋交错，为混凝土
振捣带来很大难题，容易出现蜂窝、孔洞；梁端工部钢筋连接比较密切，导致保护层混凝土
自由下沉，这样端部钢筋位置会出现通长裂缝。

除此之外，设计人员在设计现浇框架结构的
过程中，会将梁、柱、板的混凝土设计成不同等级，在施工管理不到位的情况下，容易出现
混凝土等级浇筑错误的现象。

（4）框剪结构设计问题。

剪力墙是框剪结构中的抗侧力构件，在实际设计中需要合理布置剪力墙的数量和位置，并根据工程实际调控好剪力墙与框架之间
承担水平力的比例。

当框架结构中设置的电梯井、楼梯间等小功能间为钢筋混凝土结构时，
也应该按框剪结构计算。

要注意根据地下室结构的刚度设置嵌固层，要明确地下 1 层和首层
刚度的区别。

并且，在建筑自重等竖向荷载比较大的情况下，墙、柱会产生轴向变形，对连
续梁弯矩、预制构件的下料长度、侧移等都会造成一定的影响，会出现结构设计不合理的现象。

（5）剪力墙结构设计问题。

通常情况下，剪力墙的侧向刚度、承载力较大，在侧向刚
度增大的情况下，剪力墙的自重会增加，结构整体受力受到很大影响。

错洞剪力墙和叠合错
洞墙都是不规则开洞的剪力墙，应力分布具有一定的复杂性，会影响剪力墙的强度，出现薄
弱部位，这种情况下无法利用常规计算获取实际应力。

3结构优化设计方法的具体应用
3.1建筑整体和局部的优化
房屋建筑结构设计包括整体设计和局部设计，通过建筑整体结构和局部结构的优化能够让建
筑空间得到更为合理的利用。

比如，在对房屋建筑结构整体设计时，更多的是需要考虑其整
体承重和质量需要，而在结构细节设计方面则更需要在选材、使用等方面予以深度考量，使
建筑结构达到质量和需要的双重满足。

3.2建筑地基基础优化设计
若建筑为框架结构，地下储物空间小且上部荷载大，可采取十字交叉梁条形基础改善地基不
稳定的问题，在降低不均匀沉降现象出现概率的基础上，提高整体的稳定程度。

若框架结构
的智能建筑地下储物空间较小，但是地基稳定且上部荷载较小，独立柱基础更加适用，可以
相关规范为依据将承台或独立柱子相连接的梁设置于抗震设防区；框架钢筋混凝土墙板承重
结构，地基稳定性强且地下无空间、荷载均匀的情况下，框架柱、独立柱基础形式的效果更好，若智能建筑处于抗震设防区，则更需加大重视程度；地基稳定的钢筋混凝土墙板承重结构，可适用交叉的条形基础，但若是地基基础强度与相关要求不符，则可选择筏板基础[2]。

设计人员必须根据实际情况，选择最佳的地基基础形式，在提高建筑可靠性与安全性的同时，促进结构设计的全面优化。

3.3建筑上部结构的优化
房屋建筑结构设计的优化需要首先分析剪力墙的受力是否平均，可以适当加大剪力墙的长度，减少墙肢的个数，从而在保证安全合理的同时，增加房间的使用面积，减少建筑材料的使用，不仅节约成本，又能符合建筑对安全性的要求。

另外，应充分考虑剪力墙底部的优化设计，
保证剪力墙底部加强部位的高度，使剪力墙具备较强的抗震性能。

楼层的平面几何中心和刚
度中心应重合，以提高建筑的稳定性与刚度，最终保证建筑的建设质量和使用安全。

3.4地下结构的优化
地下部分的结构设计是房屋建筑结构设计的重要组成部分，在房屋的使用过程中发挥着重要
作用。

为了带给人们更为舒适的居住感受，做好地下结构的优化设计非常重要。

进行地下结
构设计时，应尽量合理布置地下室柱网跨度和主次梁的布置方式，可以将上部结构的嵌固部
位埋入地下室顶板中，这样可以使地下室空间得以扩大，有利于人们对地下室的空间利用，
还可以通过降低地下室层高的方式进行多层地下室的结构设计，使地下室层级和面积增加，
增强其使用性能。

3.5抗震结构的优化
为了使房屋建筑使用质量得到提升，并有效避免地震等灾害对建筑产生严重影响，做好抗震
设计是结构优化不可忽视的重点。

抗震结构优化设计过程中，应尽量采用对称设计，如果房
屋建筑结构为不对称设计，则需要保持建筑结构平面
布置的刚心和质心重合。

另外，需要设置多道抗震防线，例如，采用“强柱弱梁”延性框架结构，在水平地震波的作用下，梁结构先于柱结构屈服，因此，可以利用梁的变形消耗地震对
建筑结构产生的作用力，使框架柱作为保证结构稳定性的第二道防线继续发挥对结构的支撑
作用，从而提高整体建筑结构的抗震性能。

结语
建筑结构设计的优化不仅使建筑及相关企业具有竞争优势，还能减少建筑材料的成本，并提高房屋建筑的安全性和美观性，同时满足房屋用户的不同要求，发挥建筑的各种功能。

通过建筑主体结构优化设计能够使房屋建筑结构得以更科学的优化，提升房屋建筑的舒适性，并且对建筑结构设计的优化已成为建筑结构设计中的重要发展趋势，相关研究人员需要对建筑结构的优化方法进行研究，提出建设性的意见与建议，让房屋建筑结构设计更具创新性，顺应市场发展，满足各方面的需求。

参考文献
[1]马寅杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].城市建设理论研究,2019（15）:85-86.
[2]王哲.房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J]. 工程技术研究 ,2020,5（7）:212-213.。