房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的實際應用

黃麗鴻

摘要：隨著經濟的不斷發展，人們對房屋建筑結構設計的要求越來越高。我們需要在保證安全的前提下，對建筑環節進行不斷優化，保證建筑安全、經濟、適用。本文對房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的理論體現和重要意義進行簡單介紹，并指出如何進行優化，希望能為相關工作者提供一定的借鑒。

關鍵詞：房屋結構設計；建筑結構設計；優化

一、房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的理論體現

在房屋結構設計中建筑結構設計的過程中，需要考慮的東西很多。不僅要考慮到建筑整體安全性和使用功能，還要盡可能完善設計，這就是我們通常所說的設計優化。通過設計優化，保證利用最為科學的方法，選擇出最佳設計方案，從而更好地完成預期目標。從建筑理論上分析主要表現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程總體結構的優化設計兩個部分。房屋工程結構總體的優化設計包括三部分，分別是屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。在分析的過程中還會涉及到受力分析、造價分析等。在設計的過程中，我們必須以實事求是，結合工程開展的實際情況，按照房屋建筑的經濟效益目標進行合理的優化設計。

建筑工程師在設計的過程中，必須將安全放在第一位，在保證安全的基礎上進行結構形式的創新。在設計的過程中，盡量保證平面布置的規則和對稱，減少質量中心和剛度中心之間的差別，建筑物在水平荷載的作用下不會發生強烈的扭轉。我們在滿足房屋基本功能的情況下，還要保證豎向承重構件向下是連通的，盡量避免使用轉換層從而減少設計上的難度。轉換層在使用的過程中容易導致應力集中，不利于建筑整體的穩定性。同時我們要掌握好豎向剛度的變化，盡量避免出現突變的情況，因為這樣容易導致用力集中，不利于建筑結構抵抗水平動力的荷載。

二、結構設計優化的現實意義

首先能夠實現對設計的優化，保證建筑結構整體功能的實現。我們在優化結構設計的過程中需要對結構造型、受力性能和結構材料等方面進行優化。可以選擇那些圓形和方形的結構從而保證結構的受力性。通過使用優化技術，保證工程開展的安全和經濟。

其次還能夠節約建造的成本。控制好建筑工程的造價能夠實現企業經濟利益的最大化。事實表明，通過優化結構設計能夠降低15%-30%的造價成本。隨著高層建筑的越來越多，這就對房屋結構承載能力提出更高的要求，需要保證墻、梁和柱的承載能力和抗震能力。通過科學合理的設計，能夠確保結構各項功能的實現，并且減少結構所需材料，真正實現經濟安全的目標。

三、房屋結構設計中的建筑結構設計優化措施

（一）設計結構模型

房屋結構設計中建筑結構設計優化方法基本可以分成三個階段：第一階段就是要選擇變量。一般情況下，設計人員是需要根據一些較為關鍵的數字來決定最后設計方案。比如工程的目標參數包括房屋價格參數和預期產生的損失參數。當設計工作者將那些有小幅度變動的參數作為參考指標，就會降低設計和計算工作的難度，設計工作者能夠迅速準確找到信息。第二階段是確定函數。設計工作者需要在很多相似程度很高的函數中選擇出與房屋橫截面和鋼筋尺寸匹配的函數，并對函數的各項性質進行簡單分析，從而降低房屋建造的成本。第三階段是衡量條件。我們在建造房屋的過程中，必須考慮到房屋的穩定性和功能性，考慮房屋尺寸、架構穩定性、架構剛性以及變形限度等指標，結合房屋建造的具體實際，對施工中的約束條件進行仔細分析，保證各項條件都符合最優的要求。

（二）決定計算方法

房屋結構設計中不可避免的會遇到很多計算問題，建筑結構設計優化是個復雜的過程，需要考慮到多個變量和多種設計條件。在計算的過程中，需要考慮到各種附加的約束條件。只有經過合理的轉化，才能更好地得到計算結果，設計人員需要根據實際的情況選擇出最佳計算方法，節約人力和物力。

（三）選擇最優程序

在選擇完房屋結構模型和計算方法之后，設計工作者就要選擇最優程序。最優程序的功能齊全，并且工作效率高，這種最優程序在結構設計的過程中發揮著關鍵性作用。

（四）分析統計結論

在統計完相關的數據之后，就要對數據進行認真分析，找到設計方案之間的異同，從而選擇出最佳的設計方案。設計工作者必須總覽全局，對一些細節問題更要引起足夠的重視。房屋建造需要耗費大量的人力、物力和財力，只有縱觀全局，了解到各個環節的利弊關系，才能真正衡量好各個環節的利益，才能選擇出最優方案。因此，設計工作者需要將節約成本和改進技術結合起來，在選擇方案的過程中，兼顧二者，才能真正發揮出房屋建筑的功能。

四、房屋結構設計中建筑結構設計優化的注意事項

我們需要根據不同的建筑工程類型選擇合理的結構形式，通常包括剪力墻結構、框架結構和框架—剪力墻結構三種類型。這三種不同的類型各具特點，因此在選擇的過程中需要考慮到房屋的實際使用功能以及工程中可利用的資產，在確保質量的前提下選擇合理的投資方案，保證建筑工程利益的最大化。在高層建筑結構中通常會使用剪力墻結構，優化時注意多遇地震下剪力墻結構彈性層間位移角限值（1/1000）、軸壓比等限值。框架結構優化時多遇地震下結構彈性層間位移角限值（1/550），柱軸壓比限值、最小配筋率，注意這種方式不僅但是柱截面較大，注意柱角可能會對家具的擺放產生影響。框架—剪力墻結構優化注意0.2V0調整、位移比控制、軸壓比控制等等。

五、小結

總之，建筑結構優化設計方法的研究是一項綜合復雜的工作，我們需要在今后的工作中多加摸索，爭取用最少的資源實現最大的經濟效益。建筑結構設計優化方法的運用能夠更好的實現房屋的使用功能，能夠更好滿足人們的多樣化需要，極大改變了人們的生活，有著非常重要的現實意義。

參考文獻：

[1]常青.淺談房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的實際應用[J].新材料新裝飾，2014，10（08）：88-89.