探析房屋建筑結構設計中的優化技術

摘要；房屋建筑的結構設計是一項專業性要求較高的工作，需要有嚴格的技術保障。最終的決策會受到多方面因素的影響，而在實踐當中，美觀性、舒適性、實惠性、耐用性和安全性是最為基本的設計原則，也是最為重要的設計指標，設計人員應當結合現有資源，合理的對結構設計方案進行優化，提升建筑效益。

關鍵詞；房屋建筑；結構設計；優化；重要性

引言

對建筑的結構進行設計優化，不但能夠減少工程預算，而且可以確保建筑自身的功能。同時，需要注意的是建筑企業及開發商絕對不能只追求經濟利益而不顧建筑質量，不能為了使結構設計優化實現經濟最大化而削弱技術性能、縮減建材的質量。需要明確房屋結構的設計優化的最終目的是在保障建筑的功能和質量基礎上增加企業收益。

一.房屋建筑結構設計優化理論分析

1.1房屋的結構設計，專業性較強，并且還有極強的系統化和理論化的特征。一般的而言設計人員在進行房屋結構設計之時，需要考慮多項指標，不僅需要對美學指標、建筑使用功能的價值指標進行分析，同時還需要結合設計的實際情況和經濟指標。建筑的功能性價值，指的是能夠為人們所提供的最為基礎的使用價值，諸如保暖、遮風擋雨、抵御外界的溫度變化等等，而建筑的美學性指標，則主要側重于整個房屋建筑結構設計的美觀性和外觀的整體性，保證各個細節的搭配合理、房屋的設計形式協調大氣，能夠給人以美的享受。所以，對于設計人員而言，結構設計是一項非常復雜的工作。也正是在上述四項理念的指引之下，設計人員需要從眾多的設計方案當中選取最為科學、最為合適的設計方案，實現設計的項目目標。

1.2房屋建筑的結構設計優化理論，主要的優化對象是房屋建筑的設計結構和設計的模式理念等，鼓勵技術人員采用先進的設計工藝、科學的設計觀念，保證最佳的設計效果。同時現代建筑的內部結構一般都很復雜，要想將各種復雜的部件有機的、完美的整合在一起，難度較高。具體一點來講，建筑的結構設計優化方案需要將房屋的外圍設計、房頂的設計、房屋細節部位的設計等等進行綜合研究，同時需要很好的考慮到整個建筑結構的布局形式、整體設計的樣式、建筑局部受力情況、價格指標等等，注重結構設計的社會效益、為企業帶來的經濟效益和對周邊的環境效益。在保障了整體建筑結構穩定的前提基礎之上，設計工作人員需要力求設計方案創新、大膽，設計思想超前，敢于在實踐當中滲入的探索和改良，對基本的房屋結構設計優化方案進行不斷的分析，結合其他工作人員的意見，不斷的尋求設計上的突破。

1.3對于房屋建筑來講，平面結構應當平整且簡潔美觀，可以很好的反映和體現出建筑的對稱性，盡可能的減少房屋剛性結構標準以及房屋平面建設施工質量之間存在的差異，另外，還需要考慮到房屋建筑局部部位承受的力量，確保房屋可以在承受巨大壓力之時不至于出現結構扭曲的情況。在充分的分析并且滿足居住人員的基本要求基礎上，設計者還應當對建筑的承重結構進行細致的設計，采用貫通豎直的設計形式來增強房屋在側向以及豎向方向之上的承受能力。最后，還需要考慮到房屋建筑的材料要求，保證設計方案符合經濟要求。

二.房屋建筑結構設計的重要性

2.1對于現代化的房屋建筑，結構設計優化重要性不言而喻。高質量的設計方案，可以使得房屋的實際使用價值大大提高，同時可以實現建筑的美學價值和經濟價值升值，進一步的節省建筑原材料的損耗，有效的保護了周邊的環境，為居住者創建了一個優美和溫馨的家園。現代化的建筑項目講究的是整體效益和綜合效益，如何在建筑結構設計當中盡可能的節省開支、減少材料損耗，在確保了美觀耐用、扎實穩定的基礎上，全面滿足不同層次、不同類型客戶的功能需求，將是所有建筑企業所共同追求的。與傳統的建筑結構設計方案和理念不同的是，現代化的建筑結構設計可以使得房屋建設成本進一步降低，對現有的材料進行充分利用，對布局形式和平面設計進行優化，并且對房屋內部各個不同的組成單元、組成部分進行巧妙的設計和重新組合，可以使得各個獨立的部分各自之間緊密的銜接起來，發揮出共同的作用。同時，在對局部結構設計進行優化的同時，還可以使得建筑的安全性達到全新的標準。所以，房屋結構設計優化對于現代化的建筑企業來講，必不可少、勢在必行。重要的。

2.2高層建筑結構優化設計策略

目前高層建筑結構中，鋼筋混凝土框架-剪力墻結構是最常采用的結構，由于其具有框架結構，所以其平面布置可以很靈活的進行布置，以獲得較大的空間，整體性較好，而且抗震能力也較強，由于其框架剪力墻結構具有較多的優點，因此在水平荷載下，框架剪力墻具有單純的框架或是單純的剪力墻更為水利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框-剪結構是一個具有雙重承載體系的非常復雜的空間受力體系，力學分析難度較大，其優化設計就更為復雜和難以實現。鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計，即是在結構整體內力分析完成后，根據梁柱各構件的控制內力進行截面優化設計，確定滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征和配筋量的優化結果，由此導致原結構的幾何特征和荷載特征發生變化。優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化，各構件控制截面上的控制內力也發生相應變化，據此再進行新一輪的優化設計。

2.3 鋼筋混凝土框架結構的優化設計方法的具體步驟。1）初始選型：根據結構平面、立面布置及建筑物設計使用功能，分析結構所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型，初選梁柱的幾何尺寸。2）結構分析：按照結構的實際幾何構造特征，計算結構所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋混凝土結構進行空間內力分析。根據結構分析結果，將截面尺寸相同的構件來控制截面內力，根據其大小進行分類，并確定每一類構件的設計控制內力。3）截面優化設計：針對每一種梁柱構件的控制內力進行優化設計，得出優化約束條件下的結構幾何構造特征和配筋特征的優化設計結果，從而構成新的優化意義上的設計結構。4）收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個較小的數值，作為檢驗結構收斂性的條件，進行收斂性判斷，若優化結構與原結構基本一致，則認為優化結構是收斂的，可以轉入下一步的可行性判斷，否則轉回第2）步重新進行結構分析、優化設計。5）可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性，若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理，作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整，直到方案可用為止。

2.4 框-剪結構的設計優化。在對框架-剪力墻設計優化時，其涉及的問題較多，主要的有三個方面。首先需要對結構最優設防水平進行決策，其次，還要對框架和剪力墻結構的協同性、承載力、剛度及變形能力進行匹配設計，最后需要對結構的構件進行優化設計。

三.結束語

綜上所述；高層建筑結構的設計對于高層建筑工程的質量具有極其重要的作用，所以對于高層建筑及超高層建筑的優化設計是十分重要的，其不僅能夠使高層建筑結構更加合理，而且對于高層建筑經濟效益的實現及新型結構形式具有更廣泛的研究和推廣意義。

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