建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

【摘要】建筑結構設計的優化方法隨著建筑設計的研究發展已經取得了長遠的進步，本文重點對建筑結構設計的優化方法進行了詳細的分析，并在此基礎上分析了該方法在結構設計過程中的應用，供相關設計人員參考。

【關鍵詞】結構設計；優化方法；房屋

一、前言

目前，雖然房屋結構設計已經較為科學化，但是依然存在著若干問題，因此有必要對目前存在的房屋結構設計進行優化，以此來改進房屋在施工和使用過程中存在的問題，以提高房屋的穩定性。

二、建筑結構優化設計的要求

1、體現綠色設計內涵，滿足環保理念

近年來，國家對于每一個行業都提出了可持續發展的要求，因此在行業發展的過程中，節能也是其中非常重要的方面。在建筑結構設計的優化環節，可采用節能的原材料，從建筑的整體框架中進行著手，最為典型的措施包括排水硬件設備的優化以及門窗材料的環保優化等。因此通過對建筑結構進行優化，可以在滿足建筑的基本功能的需求上減少建筑的能源消耗，以及降低建筑的“二次污染”導致的危害。

2、控制結構優化設計的經濟性

如今，隨著節約型經濟發展的提出，建筑結構在設計的過程中，質量和經濟是緊密結合在一起的。在建筑結構優化的過程中，一方面需要考慮建筑的質量以及安全性，另外一方面也需要考慮到建筑的成本，而優化設計也需要以技術為基礎，不能忽略最根本的因素。

3、將各種安全要素考慮周全

建筑結構在優化設計時，一個最起碼的要求便是安全性。對結構的功能、經濟等方面在進行建筑結構優化的過程中，安全性是最為重要的組成成分。目前很多設計人員在考慮建筑的功能以及經濟方面的問題時，并沒有考慮到建筑的安全性能，這樣的設計無疑是顧此失彼，甚至違背了建筑最為根本的設計原則。

4、滿足結構優化設計的功能需求

從建筑的本質而言，建筑設計的目的是為客戶提供最為優質的生活以及娛樂條件。隨著社會經濟的快速發展以及人們消費水平的提高，建筑的功能也出現了新的變化，所以從現代建筑的設計來講，美觀和實用性是優化方面非常重要的因素，但是這些因素都是基于結構設計的優化。

三、房屋建筑結構設計優化的具體方法

1、地基是建筑結構的基礎

地基對建筑物的穩定性起著決定性的作用。在進行建筑結構的地基設計時，要因地制宜，具體情況具體分析。對建筑結構地基的設計的優化首先是要選擇合理的優化方案，如果是基礎較深，那么就需要對擬建工程施工現場的地質情況進行全面仔細的勘察，然后再綜合其他現場場地的各種因素進行基礎選型及埋深等設計。

2、砌體結構的設計優化

磚砌體在房屋建筑結構中主要擔負著抵抗側向位移和承重的作用，它的布置方式較為多變，但是在躍層結構或受力過大的結構中并不適宜。通常應該對其進行以下方面的優化：優化平立面結構，保證建筑形體的規則性，抗側力構件平面布置宜規則對稱，側向剛度沿豎向宜均勻變化?？v向抗震墻體在建筑整體中，必須保證有三條以上，合理規劃門窗的開口規格，一般要將寬度控制在2m或2m以下，這樣的設計有利于增加建筑結構的穩固性。

3、建筑底部剪力墻的設計優化

處于房屋建筑底部位置的框架剪力墻因為具有豎直方向抵抗側力部件的不連續性，所以就增加了受力出現不平衡的因素，因此增加了對建筑平面的設計要求。在設計中，應該盡最大可能將承重墻放置于框架梁之上，如果受到具體條件限制而只能放置于次梁時，就必須要將主梁與框架梁的鋼筋配置適度增大，使放置承重墻的樓板厚度增加。同時，在設計中需要樓板錯層時，必須要慎重，而且是在選用質量較輕的板層填充材料時才可以進行這樣的設計。

4、剪力墻的設計優化

對剪力墻進行優化設計，其中連梁是最為重要的環節。如果將連梁的剛度增加，就一會產生增加建筑結構地震作用的情況，同時也就造成了連梁與墻肢的內部受力分配大幅度增加，這種情況下就應該將此處構件的鋼筋配置適度增加，從而使建筑材料避免不必要的浪費。所以，在進行房屋建筑結構的設計時，不應該選擇將大剛度窗下墻當做連梁的設計。應該選擇的設計方式是把連梁設計成剛度與截面較小的弱連梁，并且在達到結構的剛度與變形程度要求的條件下，進行經濟與變形能力等多方面思考，對構件進行合理的布置。一般來說，剪力墻設計越多，建筑結構也就具有更大的抗側力，從而減少建筑結構的位移，卻導致了地震力的增大。基于以上的考慮，進行剪力墻的設計時必須要掌握對稱、分散和均勻的基本理念，以水平位移限度為準來控制剪力墻的數目。

5、房屋建筑結構細部設計優化

進行建筑結構的設計優化，不但要關注整體設計，也應該對各個細部結構部件的設計給予重視，比如進行現澆板的設計時，為了達到去除拐角裂縫與結構受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對于建筑結構底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大，如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當減少鋼筋配置，從而更加便于施工和達到控制工程造價的目的。在有關設計技術優化方面，也可以增加對現代化高科技的利用。如今計算機仿真優化設計形式已經在建筑工程設計行業得到了廣泛的運用，基于計算機軟件對設計思路進行模型化的分析，更加直觀而準確。因此人工設計配合計算機的運用進行房屋建筑工程的設計優化應該得到更加有力的推廣。

四、建筑結構優化在房屋結構設計中的實際運用

1、整體優化和局部優化。項目建筑的設計都具備層次性及復雜性兩方面的特點。以層次性來看，其一般包含建筑的設計體系、結構體系及安裝設計體系等，每一個體系內又囊括了多個下屬體系。進行房屋建筑設計時，設計人員應對各個下屬系統進行優化，將各個布局間的橫向關聯沖破，疊加工程；以復雜性看來，其一般包含建筑原料選取、零部件選取、結構類型選取等內容。所以，對于任一房屋建筑來講，就應從整體進行優化，方可實現真正的設計優化。

2、 優化和分階段優化。優化和分階段優化是設計過程中的一個非常重要的方面，由于設計師從多個方面共同著手，因此在優化的過程中可以針對每一個方案進行優化，設計人員按照各個階段的特征進行方案的挑選，從而實現對整個工程的壽命優化，既保證了施工的質量，也增加了企業的經濟效益。

3、樁基礎優化。樁基礎可以劃分為灌注樁及預制樁兩種樁型。在房屋建設的過程中，在進行灌注樁的施工中，由于灌注較難控制，而且施工的操作較為復雜，因此在設計的過程中需要有多方面的考慮。應利用預制樁進行施工。由于施工中樁基的不斷深入，而其中的摩擦也在不斷的增大，所以，應盡量選取長度較大的預制樁。

4、對上部結構進行優化。想要對房屋建筑上部結構進行模型建立及優化，首先應合理布設剪力墻。保證剪力墻的質量均勻，使對稱樓層的平面剛度中心點同樓層的結構重心相重合，從而削減地震、風力等外部荷載作用的扭轉影響。假如房屋類型允許，盡可能應用大開間的剪力墻構造，同時增加剪力墻的墻肢長，這樣，不但可以縮減墻肢的數量，同時還能夠在保證剛度符合標準的基礎上降低混凝土使用數量。

五、結束語

綜上所述，本文重點對房屋結構優化的具體措施進行了詳細的分析，在此基礎上針對建筑結構的優化細節進行了探索，最后針對民用建筑的結構設計提出了相應的優化措施，目的是提高建筑設計的科學性。

參考文獻

[1] 鄒俊. 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的現實應用[J]. 科技傳播， 2010， （19）.

[2] 閆超合. 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J]. 科技風， 2014， （3）.

[3] 景毅. 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的運用分析[J]. 科技資訊， 2014， （27）.

[4] 黃海平. 論建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用[J]. 建材與裝飾， 2014， （26）.