房屋结构设计中建筑结构设计优化的方法探讨

房屋结构设计中建筑结构设计优化的方法探讨

发表时间：2019-09-10T16:09:52.327Z 来源：《城镇建设》2019年第14期作者：马德利

[导读] 该文将对房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略进行简单探讨。

（汉嘉设计集团股份有限公司安徽分公司安徽合肥 230000）

摘要：建筑结构的设计对整体建筑质量有直接影响,随着经济的快速发展,传统的建筑结构已经难以满足当今社会需求,建筑不仅应当具有使用价值,还应当从安全、经济、美观等角度出发进行相应的结构优化,从而达到空间资源的最大化利用。该文将对房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略进行简单探讨。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化；方法

社会经济的发展提高了人们的生活水平，人们对于房屋建筑的需求标准有了进一步的提高，设计单位要想在激烈的竞争环境下取得市场先机，就必须依据实际需求制定合理的建筑设计方案，采取有效的措施对房屋的结构设计进行科学的优化，最大程度地满足市场需求。房屋结构优化方法作为房屋建筑工程中较为关键的部分，很大程度上直接决定着房屋设计是否合理达标，也是现代房屋建筑发展的主流方向。

1.建筑结构设计优化的作用及意义

房屋建筑结构优化设计可以实现房屋建筑在美学、功能与经济等方面的价值统一协调，节约房屋建筑建设成本，保护房屋建筑周围生态环境，使房屋建筑综合效益得到最大化的体现。建设单位与设计单位、施工单位在房屋建设中的目的是保证房屋使用性能，降低房屋工程设计与施工成本，避免各项施工资源的浪费，从而实现经济效益的最大化，而只有满足用户对房屋建筑耐久性、美观性和舒适性等方面的需求，才能真正实现建设单位的目的。

相对于传统的建筑结构设计，优化设计可以降低30%的房屋建造成本，并通过资源的合理配置，协调房屋建筑内部的独立结构，使其相互配合，共同发挥房屋建筑的功能【1】。同时，优化设计可以推动房屋建筑结构设计的进一步完善，在创新与改革设计方式的基础上，以最合理有效的设计方案，保证房屋建筑安全性能满足要求标准，避免用户生命与财产受到危害。

2. 建筑结构优化设计的具体步骤

2.1建立结构优化模型

在建筑工程施工中，工程设计人员在开展结构优化设计时需要事前建立优化模型，并设计好结构优化方案。在建立建筑结构优化设计模型时，设计人员应对其中涉及到的主要设计参数进行明确，之后根据数据分析结构构建相应的函数模型。利用科学方法，计算出优化结构。在建立结构优化模型时，主要步骤如下：①选取合理设计变量，进而对模型构建更好完善。在选取变量时，要注意其可能对房屋结构产生的影响，区分好参数重要性，保证设计工作的合理性，减少工程涉及到的计算量。②需要对目标函数进行确定。设计人员应对函数优化条件事先满足，之后对这种约束条件可能产生的效果进行分析。设计人员在优化结构时，需要对这些约束条件进行分析，对裂缝宽度、强度都充分保证。

2.2设计计算方案及程序

设计人员在进行结构优化设计时应注意对计算方案进行优化。在这过程中，计算方案中涉及较多的变量及约束条件。因此设计人员计算时应对这些约束条件充分了解，之后合理分析，在考虑工程变量基础上，科学运用数学计算方案，之后再开展优化设计。在建立模型及确定相应设计方案后，设计人员需要根据方案制定出详细程序，将变量录入计算机后，之后会涉及到设计变动问题。这时就需要改写基础结构，将变动后的程序录入计算机。计算机只需要有相应的编程数据，就会得出相应结果。

2.3结果分析

当计算机得出编程结果后，需要对其详细分析，进而选择出最合适的设计方案。在实际开展的结构设计工作中，建筑结构设计需要与建筑结构规范相符合，设计人员也应充分了解多方因素，从多方面选择，进而对结构设计更好完善，充分降低建筑难度。房屋结构优化设计的目标就是对施工企业的施工成本进行降低，且不会对施工质量产生影响。在设计过程中，设计人员应充分考虑建筑经济性问题，之后对技术与经济性之间产生的矛盾合理解决。

3. 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

3.1房屋建筑整体结构与部分结构的优化

在进行建筑结构设计优化方法的应用过程中，必须要充分发挥这项技术在实际的应用过程中所起到的作用，必须要全面合理地把握好建筑结构设计的优化方法，这样才能对建筑的整体布局以及局部布局起到相关的优化作用。在应用的过程中，必须要从建筑的整体角度出发，结合建筑的平面布局、使用功能、荷载分布等因素，对房屋建筑中的各部分结构进行相对合理的分析，同时达到全面提升房屋建筑的整体结构状态的作用。

3.2地基方面的优化

在进行房屋建筑的设计过程中，地基对于房屋建筑的整体稳定性和安全性起到了决定性的作用。在现代房屋的建设中，对于荷载较大的建构筑物，通常都会采用钻孔灌注桩作为地基建设的主要应用方式。但是在实际的设计过程中，必须要根据实际的房屋结构受力情况进行较为细致的分析，这样才能有效地保证地基设计的合理性。如采用造价较低、施工速度较快的管桩、预制桩等桩型，也可以采用复合地基，根据不同的地质条件选择合适的地基处理方式，既能满足地基承载力和沉降要求，也能降低造价，加快施工进度。即使采用钻孔灌注桩，也尽量提高单桩承载力，采用一柱一桩或在剪力墙下直接布桩，减小承台尺寸及配筋。但是在对房屋建筑的地基建设进行整体的结构分析优化的过程中，必须要进行相对合理的优化设计，才能保证房屋建筑结构的整体优化质量。同时对于房屋建筑的使用年限方面也可以进一步地延长，这对于全面推动我国房屋建筑结构设计有着非常积极的作用。

3.3房屋建筑上部结构优化

在进行房屋结构建设的优化过程中，房屋上部建筑的设计方面的优化是房屋建筑整体优化中的非常重要的组成部分。在进行房屋建筑的设计过程中，对于上部结构的设计应考虑对使用、外观的影响，同时尽量使结构的刚度分布对称，避免结构不规则，例如：充分考虑剪

力墙的布置对于房屋均衡受力的整体作用，同时也要根据实际的房屋建设情况进行具体的分析，以此来进行房屋建筑结构设计方面的优化，并不是刚度越大、承载力越高越好，只要承载力、变形满足规范和使用要求即可，关键是结构布置的合理性、规则性。这也可以在一定程度上促进我国房屋建筑结构受力分析方面的提高，也有助于解决结构构件之间的受力均衡问题，同时也对房屋建筑结构方面的优化起到了非常积极的作用。

3.4概念设计结合细部结构设计优化

在设计过程中，灵活地运用相关的结构优化技术，可以对设计的细部结构进行全面的优化，采用简单、有效的构造措施，减少节点的复杂程度，降低施工难度。这样能够大幅度地对结构设计方面进行全面的优化，同时也可以实现对于细部结构的整体优化，提高施工质量，加快施工进度，这对于房屋建筑的整体经济效益的提升有着非常重要的作用。

4.结束语

房屋结构的设计优化其最终的目的在于保证建筑的功能、提高建筑的质量、提升环保性能, 增加企业收益。为了完成这一任务,设计人员应不断提高自身水平, 紧跟时代步伐, 勇于开拓创新, 为人民的居住及生活提供安全保障。因此, 对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行讨论是值得相关工作人员深入思考的事情。

参考文献：

[1] 中华人民共和国建设部.GB50352-2005民用建筑设计通则[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2] 范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报，2014，1408：23～25.

[3] 黄河．浅谈房屋建筑结构设计中应注意问题[J]．建筑知识，2016（03）：15～16．