結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

曹磊

摘要：隨著時代的發展以及人們生活品味的提高，對于房屋建筑的結構設計要求也越來越高。同時由于建筑行業的競爭日趨激烈，房地產企業迫于市場的壓力，也在對房屋的結構設計進行優化和改善。本文通過對結構設計優化方法進行分析，研究其在房屋結構設計中實際應用的具體方法。

關鍵詞：結構設計優化；房屋結構設計；實際應用

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—150—02

前言

在現代社會，隨著人們物質條件的不斷豐富，相應的其生活品位也在不斷提高，對于房屋住宅的要求不再局限于過去的實用性，而是更多的關注房屋住宅的安全舒適以及時尚美觀等。房地產市場為了能夠滿足客戶的需求，以獲取更多地經濟效益，在進行房屋結構的設計時也在借助結構設計優化方法，通過對建筑面積以及實際面積進行統計和分析，進而實現房屋結構的優化設計。

1結構設計優化的定義及要求

所謂結構設計優化，即是指通過將建筑理論與實際工作經驗相結合，對建筑進行結構上的優化設計。通過結構優化方法，對實際工程中的建筑結構進行全面的研究，使建筑的總體結構以及建筑各個分部銜接得到完善以及優化。在進行建筑結構的優化時應當盡量的減少建筑剛度與建筑質量的中心差異，盡量保持建筑物整體結構的規則以及其對稱型，以保證結構設計可以通過相應的評審。同時建筑設計的優化也必須保證建筑物在水平的荷載下不會出現較為明顯的扭轉現象。在以滿足建筑物其本身功能的情況下，盡量保持其豎直方向承重固件的居于同一垂直線上，在進行結構優化時，必須考慮工程施工的難度以及建筑項目的經濟效益，對于需要耗費大量人力物力的投入才能完成的結構化應當盡量避免。即在進行建筑物結構優化時應當注意其經濟性、技術性以及實用性，并且盡量符合客戶群體的審美觀點，以迎合客戶的需求。

2房屋結構優化的意義

將建筑結構優化的方法應用于房屋住宅的結構優化，可以在一定程度上使房屋能夠更受人們歡迎，在購房者進行選購時，能夠具備一定的優勢。相較于一些房屋結構設計理念較為落后的住宅小區，擁有安全舒適以及外觀完美的房屋往往更能夠贏得購房者的青睞，從而保證房地產企業在市場競爭能夠穩居優勢。同時對于房地產企業而言，其優勢不僅在于能夠迎合客戶群體的需要，更能夠降低企業的建筑開發成本，從而保證企業能夠獲得最大化的經濟利益。傳統房屋住宅設計理念很難做到這兩點兼顧，但是，借助結構優化這一方法，可以很方便滿足購房者以及房地產開發商的需求，因此將建筑結構設計優化應用于房屋結構的優化是有相當高價值的。

3結構設計優化方法在房屋結構中的應用

一個成功的建筑物既能滿足人們對于生活的功能性需要，又能符合人們的審美要求，是在外觀與結構完美結合下產生的。結構設計作為建筑設計工作的重點，主要包括對建筑基礎的結構優化、對建筑頂部結構優化、對建筑周邊護欄的優化以及對于建筑物其他各部分的局部優化等等。其中，在對房屋住宅進行結構優化時，應當依據考慮房屋住宅的具體情況，并考慮其整體的效應以保證正常的功能性，進而設置其平面規模，控制質量與剛度的中心差距，保證房屋住宅整體的受力均勻。

3.1房屋住宅模型優化設計

通過建立房屋住宅模型，可以將其中對結構優化具有一定影響的參數和變量提取出來，并通過這些數據建立初步的優化模型，依靠科學合理的計算，從而制定出房屋住宅結構設計的最佳優化方案。建立房屋住宅優化模型時，應當首先選擇對于房屋整體設計具有一定程度影響的因素作為其變量，對于影響力較小的一些則可以作為參考數據，盡量做到模型設計的精簡化，提高工作效率。其次便是統計房屋住宅的實際尺寸包括截面等具體數值，依據相關的函數進行標示，減少房屋設計的成本投入。最后則是制定實際的優化方案，對于房屋住宅的實際尺寸、建筑整體強度、房屋各部分實際受力情況、房屋形變以及房屋的整體外觀等進行相應的制定，在制定相應的結構設計優化數據標準時，應當滿足房屋住宅的構造要求，保證數據的實用性以及操作性。

3.2建筑方案優化設計

在進行房屋住宅的結構優化設計時，通常把可靠度當作其設計和制定實際方案的依據，但往往受到許多因素的約束和限制，甚至還會出現不具備線性相關關系的數值和因素，導致設計工作工作量冗雜。因此可以通過采用拉氏乘子等方法，對數據進行相應的轉化，將其中對于實際設計所涉及到的約束性因素轉化為非約束性，進而提高方案設計的效率。通過程序演算得出結果后，應當進行分析比較，依據實際情況選出最優方案。在對方案進行商議時，應從多角度全方位進行分析和考慮，例如房屋住宅的實用功能、安全性能、住宅的外觀以及房地產企業的資本投入等多方面進行考慮，保證方案的合理與適用。

3.3房屋建筑的樁基優化

以某工程的小區住宅施工為例，通過對該小區的住宅建筑地基進行實地勘察并結合項目的要求，其樁基礎以鉆孔灌注的方式進行施工，并選擇750mm的抗拔樁與承壓樁。在施工時為了實現樁基的優化施工，在建設階段采用預估柱進行下荷載，并依據地址寶報告的結果，提醒業主做好相應的樁基靜荷載測驗工作。該建筑項目的負二層地下室掩埋相對較深，并且擁有相當豐富的地下水，另外也有部分樓層的地下設計為三層，對于該區域在進行施工時應當設置抗拔樁，并計算其受力范圍，依照土層的參數來確定抗拔樁的承力特征，從而確定具體所需要用到的鋼筋數量，在滿足承力要求的前提下減少工程成本的不必要投入。并且由于是提前進行了樁基的靜荷載測驗，因此也不會對工期造成影響，實現了樁基施工的優化設計。

3.4房屋建筑墻體設計優化

在對房屋的墻體結構優化設計，應當盡量保證建筑結構同房屋墻面的整體平整性以及緊密性，確保結構合理并且造型美觀。而在對房屋的墻體與梁柱進行設計時，應當同樣滿足房屋建筑的平面要求，要確保每一間的開間面積以及縱向深度趨于一致。關于梁柱與墻體之間要盡量避免錯位，保證房屋建筑每一層的橫截面與房屋高度保持一致。在進行墻體結構的優化設計時，要盡量保持整體的簡潔性，從而減少其工程投入。

3.5建筑上部結構優化設計

上部結構的優化在房屋結構設計中具有重要的作用和影響，一般來說要想對剪力墻結構的房屋建筑上部結構進行優化，就先要合理布設剪力墻，確保剪力墻質量均勻，促使對稱樓層的平面剛度中心點與樓層的結構重心相重合，以此來削弱地震和風力等外力的扭轉影響。在條件允許的情況下，我們還要盡量應用大開間的剪力墻構造，增加剪力墻的墻肢長，這樣不僅可以縮減墻肢的數量，還能夠在一定程度上減少混凝土的使用量。值得注意的是，如果房屋建筑所在區域的地質條件較差，并且建筑對于抗震性能具有較高的要求，在這種情況下我們就應當避免采用大開間的剪力墻構造。

3.6鋼筋混凝土框架結構優化設計

在現在的房屋建筑中，鋼筋混凝土是一個很重要的建筑部分，

絕大多數的房屋建筑采用的都是鋼筋混凝土建筑的方法。所以進行進行鋼筋混凝土框架結構設計的優化是十分必要的。對于一些鋼筋混凝土框架結構體系的建筑，要實行優化設計就需要運用準則法。一般的情況下是根據建筑結構的截面，再運用有限單元法，針對房屋建筑的整體結構進行一個受力的分析，之后再進行結構分解，把每一構件的受力優化，在通過公式的計算，得出房屋建筑鋼筋混凝土框架的優化結構。

4總結

通過將結構設計優化方法應用于房屋結構的優化，可以保證整體建筑結構的科學合理，保證建筑功能的完整有效，在符合購房者要求的同時提高企業的整體效益，實現互惠共贏。