房屋建筑結構設計優化探討

賀 彬

河北大地建設科技有限公司

房屋建筑結構設計優化探討

賀 彬

河北大地建設科技有限公司

本文以房屋建筑結構設計優化的方法為出發點，闡述了建筑結構設計優化的作用及意義，從建筑結構模型、計算方法及程序選擇和房屋建筑結構選擇等方面，探討了建筑結構設計的優化措施，并對用地面積、工程造價和高層建筑的結構合理性等方面，分析了房屋建筑結構設計優化中需要注意的問題，以期為提高房屋建筑結構設計的合理性提供參考價值。

房屋結構；建筑結構；設計優化

1 前言

隨著社會的發展和生活水平的改善，人們對房屋建筑安全性、實用性、美觀性和經濟性的要求也越來越高，而房屋建筑結構作為影響房屋功能與質量的直接因素，對其設計進行優化則顯得尤為關鍵。因此，探討房屋結構設計中的建筑結構設計優化措施，對滿足人們在房屋建筑功能及審美方面的需求有著重要的意義。

2 房屋建筑結構設計優化的方法

建筑結構設計優化主要指在建筑結構的設計中，堅持設計理念的完善與創新，采用科學的設計方案選擇合適的設計方法，以保證房屋建筑結構到到最佳效果。房屋建筑優化主要包括房屋基礎、房屋支護部分和房頂等，保證優化設計體現在每個細節，實現從整體到部分的全面優化。同時，在優化設計的過程中，設計師需要綜合考慮房屋位置、結構選型、工程造價和結構受力等方面因素，依據工程建設施工情況既房屋建筑的經濟性，選擇最優化的設計方法。

在進行房屋建筑結構設計優化時，設計師需要把握好如下幾個方面：①房屋建筑的平面結構需要平整，體現建筑對稱沒，減少建筑建造質量和剛性結構間的差異，確保房屋建筑在承受水平作用力時，結構不會發生扭曲；②房屋建筑承重結構需要設計為豎直貫通形式，增強房租建筑在豎直方向上的承受能力；③保持房屋建筑原有轉換結構，既避免外來壓力過于集中，又可以降低建設成本；④房屋建筑豎直方向剛性設計需要體現層次性變化，防止因剛性結構的角度突變而無法有效轉移壓力，降低房屋建筑的抗壓性能。

3 建筑結構設計優化的作用及意義

房屋建筑結構優化設計可以實現房屋建筑在美學、功能與經濟等方面的價值，節約房屋建筑建設成本，保護房屋建筑周圍生態環境，使房屋建筑綜合效益得到最大化的體現。建設單位與施工單位在房屋建設中的目的是保證房屋使用性能，降低房屋工程設計與施工成本，避免各項施工資源的浪費，從而實現經濟效益的最大化，而只有滿足用戶對房屋建筑堅固耐用、美觀和舒適等方面的需求，才能真正實現參建單位的目的。

相對于傳統的建筑結構設計，優化設計可以降低30%的房屋建造成本，并通過資源的合理配置，協調房屋建筑內部的獨立結構，使其相互配合，共同發揮房屋建筑的功能。同時，優化設計可以推動房屋建筑結構設計的進一步完善，在創新與改革設計方式的基礎上，以最合理有效的設計方案，保證房屋建筑安全性能滿足要求標準，避免用戶生命與財產受到危害。

4 建筑結構設計優化的措施

(1)結構模型設計的優化措施。建筑結構模型設計的設計優化措施主要包括三個方面：①選擇變量。設計師在進行建筑結構設計優化時，可以將任何影響設計方案的數值作為設計變量，例如工程目標控制參數（包括結構造價參數與損失期望參數等）和約束參數（包括結構可靠度參數）等。如果設計師選擇影響因素少或者變化的幅度較小的參數作為變量，將會降低房屋建筑在結構設計、計算與編程等方面工作的難度，幫助設計師找到滿足設計要求與目標的相關數據。②確定函數。設計師需要在很多組較為相似函數中，選擇出最為合適的一組函數，保證其房屋建筑鋼筋與橫截面尺寸符合設計要求，并分析所選函數的性質，最大程度上降低房屋建筑的建設成本。

(2)計算方法及程序選擇的優化措施。在房屋建筑結構設計的過程中，涉及到許多的計算程序，而建筑結構設計的過程即為對復雜變量與各項設計條件進行計算的過程。設計師在推理驗算各種數據的過程中，需要充分考慮各種約束條件的適用性，確保在沒有附帶各種約束條件下得到計算結果，提高計算結果的參考價值。在房屋建筑結構的優化設計中，設計師可以采用的計算方法有很多種，如復合形法、拉氏乘子法和Powell法等，每種計算方法都有其優勢和不足，設計師需要依據設計需求，選擇簡便可行的計算方法，以節省設計時間與精力。在確定合適的計算方法后，設計師還需要選擇最佳設計程序，保證其滿足運轉高效、功能強大和用途全面等要求。

(3)房屋建筑的結構選擇。由于房屋建筑的工程投入與其結構類型密切相關，所以房屋建筑的結構選擇尤為重要，設計者需要認真分析房屋建筑結構類型的特點，進行房屋建筑的結構設計。①抗風墻結構。該結構方式在高層建筑中的應用非常廣泛，其主要是應用混凝土作為基礎，房屋建筑的抗震性能極佳，并且降低了鋼筋材料的使用，有效節約了施工資源；②框架結構。該結構設計在房屋建筑布局靈活性與造價低廉等方面有顯著優勢，但是房屋建筑的柱結構截面較大，抗震能力比較低。

4 房屋建筑結構設計優化中需要注意的問題

(1)工程造價的問題。隨著樓層建筑高度的增加，不僅設計和施工難度加大，而且建筑材料的質量及其使用量也在增加，相應的工程造價成本也不斷提高。因此，設計師在進行建筑結構設計優化時需要將節約施工材料，控制工程造價體現在設計中，保證設計優化后的合理性與經濟性。

(2)結構合理性的問題。房屋建筑層數的不斷增加，既會影響到結構的穩定性和安全性，以及工程造價的增加，又會使建筑出現太陽光的直射不足、抗震性能下降和供水供暖比較困難等新問題，這些問題不但影響房屋建筑的使用功能，而且影響人們生活的舒適性。因此，設計師在進行建筑結構設計優化時，需要綜合考慮多方面的因素，選擇合適的設計施工方案，滿足人們的心理需求和實際生活需求。

5 結束語

總之，在房屋建筑結構設計優化中，設計師需要全面考慮施工條件、周圍環境、設計可行性和施工成本等多方面的因素，做好建筑結構模型、計算方法及程序選擇和統計結果分析等方面的工作，保證設計優化方案滿足建設施工標準與要求，保證房屋建筑的施工質量與施工效率，為人們創造舒適的居住環境。

[1]王也.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].中華民居(下旬刊),2013(3):81～82.

[2]范國興.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究[J].雞西大學學報,2014(8):23～25.