房屋建筑结构优化设计研究

房屋建筑结构优化设计研究

摘要：在经济社会快速发展的今天，人们的生活质量在不断提高，同时也对房

屋建筑提出了更高的要求。在房屋建筑结构设计优化的过程中，为了满足人们对

房屋建筑的要求，提高房屋建筑质量，应综合性的考虑多方面内容，体现房屋结

构优化设计的效果，以此实现美观化、安全化房屋结构设计的目的。

关键词：房屋建筑；结构设计；原则；优化

引言

高质量的房屋建筑必须建立在高水准的建筑结构设计基础之上，尤其在现阶段，房屋建

筑结构设计人员更需要结合人们对于房屋建筑的功能要求、外观要求和性能要求对房屋结构

进行进一步的优化设计，不断提高房屋建筑的安全性、经济性和功能性。因此，探究房屋建

筑结构优化设计对于整个建筑行业的发展具有积极的促进意义。

1建筑结构优化设计的重要性

建筑结构优化方法在整个房屋结构设计中发挥着特别重要的作用，在房屋建筑项目中，

尤其是现在占据主导地位的高层项目中，为了保障项目的安全性和经济性，就必须运用房屋

建筑机构设计优化方法。结构设计优化方法的应用，不仅需要相关的工作人员拥有着坚实的

理论基础，还要有着足够的设计经验。保证建筑质量，优化的实际部分必须合理，既要通过

改造实现结构轻型化以满足客户的需求，又能保证降低建筑材料和资源的消耗。房屋建筑结

构设计优化是非常有必要的，它的重要性可以从以下两点进行考虑。

1.1安全性的提高

在对房屋建筑物结构进行优化设计时，对房屋建筑物的整体设计进行考虑，这样不仅能

设计出房屋建筑结构的优化还能找到建筑物建筑结构设计不合理的部分，比如说部分结构抗

震性能做的不到位，部分结构的承载能力不足等等问题。从而在房屋建筑的优化设计中得到

补充设计，同时又能满足建筑的各项功能要求。

1.2满足消费者需求，增加建筑商经济利益

在进行房屋建筑结构优化设计时，会更多的考虑到消费者的需求，使房屋建筑更受到消

费者的喜爱，从而使建筑商获得更高的商业利益。经过了建筑结构的优化设计，建筑物会安

全稳定且功能性更强，建筑物的房屋结构空间性更好，保证了建筑品质。

2房屋建筑结构优化设计原则

2.1安全性设计原则

严格遵循安全设计原则进行房屋建筑结构优化设计，不仅仅可以有效降低房建工程施工

需要花费的资金成本，还能够使房建工程的安全性得到有效提高，杜绝安全隐患，为人们的

生命财产安全提供更为强有力的保障。假如在进行优化设计的时候，设计师只关注施工成本

而忽视安全性要求的话，会有极大可能导致安全隐患的埋藏，甚至直接引发严重的安全事故，威胁到人们的生命安全。所以，设计师在进行房建结构优化设计的时候，必须严格遵守安全

性原则。

2.2功能性设计原则

通过科学合理的优化设计可以将房屋建筑结构的各项功能都更大程度的展现出来，为人

们提供功能更为全面的工作生活空间。同时，随着时代的快速发展，人们对房屋建筑的功能

性要求也出现了极大程度的提高，只有严格按照功能性设计原则展开工作才可以有效提升用

户的满意度。

2.3经济性设计原则

通过对实际情况进行分析可以看出，房建工程结构非常复杂。并且随着建筑规模的提升，所投入的资金量也越来越大，各种材料的使用量也随之出现了显著提高。要想更好的节约施

工成本，设计人员必须严格按照经济性原则展开设计工作，选择性价比更为优秀的材料，这

样才可以在保证工程质量不出现问题的同时，帮助施工企业获得更多的经济效益。

3房屋建筑结构设计的优化

3.1优化房屋整体结构体系

对于现代房屋建筑，其不仅功能性较强，而且造型也非常复杂。所以，优化房屋建筑整

体结构体系时，要在满足房屋建筑的功能性要求、规范要求以及造型要求的基础上，通过设

计合理的结构布局，有效降低工程造价。同时，房屋整体结构体系也会直接影响工程造价，

因此，应加强对这方面工作的重视程度，结合房屋建筑的功能，合理对房屋结构体系进行优化，以此提高房屋结构优化设计的整体效果。

3.2优化房屋结构设计模型

对房屋建筑结构进行优化设计时，应先建立房屋结构模型，而后围绕该模型，完成后续

工作。对于一些结构比较复杂的房屋建筑，模型优化非常重要，因为通过模型优化能够有效

地将一些复杂的造型进行简化，并利用结构分析软件对结构进行工况分析，避免在方案实施

时发现问题。

3.3变量的合理选择与目标函数的确定

通常情况下，选择设计变量时，会选择对设计产生影响比较大的参数，将影响较小的参

数作为预定参数，以减少计算编程的工作量。另外，确定目标函数时，应利用函数寻找能够

满足既定条件的最优解，同时要确定约束条件。优化设计房屋结构可靠度的约束条件主要包

括裂缝宽度约束、应力约束、尺寸约束以及结构强度约束等，在实际设计过程中，必须确保

各种约束条件都能够满足行业规范。

3.4优化桩基础设计

桩基础是整个建筑的根本。桩基础的作用是承载整个建筑，并将自身承受的荷载传递到

周围的土层中。通常情况下，房屋建筑结构的桩基础有预制桩和灌注桩 2 种形式。对桩基础

的优化设计，主要指的是在确保施工质量不受到影响的前提条件下，科学、合理地降低工程

成本。对桩基础进行优化设计时，应综合考虑房屋建筑上部结构的荷载与地质条件，选择最

为合适的桩基础类型。确定桩基础的类型后，应通过优化设计提高桩基的承载力，比如，提

高桩周围土体的承载能力以及扩大桩柱的尺寸等。布置桩基时，应合理利用桩基材料的固有

强度，确保桩基础可以均匀受力。

3.5优化地下室结构

进行地下室结构优化设计时，应从 2 个方面进行：（1）应在满足房屋建筑使用要求的

基础上，合理降低地下室的层高，不仅可以有效降低房屋建筑施工中钢筋、混凝土等材料的

使用量，还可以减少施工过程中土方的挖掘量，进而减少维护、维修等费用的支出；（2）