建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用研究

摘 要：目前，我國建筑行業(yè)取得了空前的發(fā)展，在各個方面都有著巨大突破。以房屋設計領域為例，目前房屋設計不斷趨于多元化，人們除了對房屋的使用功能提出了更多的要求，同時也追求更加精致、美觀的外形，這就要求房屋建筑結構設計采用更加合理、科學的優(yōu)化方法，使建筑結構設計的安全性、施工便利性、美觀性、實用性以及經(jīng)濟性等五大要素要求得到滿足。鑒于此，本文闡述了結構設計優(yōu)化方法的理論體系，并結合筆者多年設計實踐經(jīng)驗，圍繞建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用進行探討與研究，希望能夠從理論層面上為我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供一點指導與支持。

關鍵詞：建筑結構設計 優(yōu)化方法 應用

引言

在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下，建筑市場競爭日益激烈，建筑企業(yè)的發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)與空前的機遇。而為了向用戶提供質(zhì)量更好、安全性更強、外形更美觀的房屋建筑，就要求建筑企業(yè)深入研究建筑設計，并采取相應的優(yōu)化方法。以房屋結構設計為例，為了使房屋安全與質(zhì)量得到全面提升，就必須圍繞結構設計進行優(yōu)化與改進，只有如此如此才能夠為建筑行業(yè)的發(fā)展提供強有力的保障。

一、結構設計優(yōu)化方法的理論體系

對于建筑結構設計而言，不僅需要對建筑結構的安全性、基本功能以及可靠性等因素予以綜合考慮，同時也要著力于改善建筑自身的美觀性。因此，在建筑結構設計優(yōu)化中，必須基于相關理論展開研究與分析。大量實踐表明，建筑結構設計優(yōu)化方法主要分為兩大類，即房屋工程的分層優(yōu)化與總體優(yōu)化。

在建筑結構設計中，應基于對基本設計要求的滿足，最大限度的控制好建筑物的質(zhì)量中心與剛度中心的差異，使平面結構的規(guī)則性與對稱性得到可靠保障，確保水平荷載作用對建筑物產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應在安全范圍內(nèi)。此外，在豎向設計中，應最大限度的控制好承重構件上下的貫通性，使豎向剛度突變情況得以避免，否則就會導致建筑物受到水平荷載的作用而產(chǎn)生嚴重的集中應力，使其水平方面的動力荷載作用的抵御能力大幅度降低。此外在結構設計與分析中，為了提高工作效率，轉(zhuǎn)換層結構的使用也需要進行控制。總體而言，在建筑結構設計中，應結合實際問題進行分析與研究，并對多方面因素予以綜合考慮，只有如此才能夠使建筑體系趨于完善，為保障建筑物質(zhì)量提供強有力的支持。

二、建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用

1、整體與局部優(yōu)化

建筑項目的設計的復雜性與層次性特點都非常突出。就復雜性而言，其內(nèi)容主要涉及到零件、建筑原材料、結構類型等方面，而層次性則需要考慮建筑設計體系、建筑結構體系以及安裝設計體系等等。其中每個體系具有獨立性，并且涉及到不同的下屬體系，在房屋結構設計中，站在設計人員的角度，必須對不同的體系進行分別優(yōu)化，使橫向關聯(lián)被打破，如此才能夠使工程疊加得以實現(xiàn)。任何房屋建筑的優(yōu)化都需要關注局部，當然整體的全面優(yōu)化更加關鍵，只有如此才能夠?qū)⒎课萁Y構設計優(yōu)化的價值與作用體現(xiàn)出來。

2、壽命與分階段優(yōu)化

在固定使用年限內(nèi)，所有建筑工程項目的每個環(huán)節(jié)的設計方案都有很多種類型，換言之，工程所有階段都具有優(yōu)化的可能性。作為設計人員，在建筑工程設計中必須充分研究不同階段的性質(zhì)與特點，對設計方案進行優(yōu)化，使工程壽命得到延長。基于壽命與分階段建筑結構設計優(yōu)化，不僅能夠提高建筑工程建設質(zhì)量，與此同時也能夠給建筑企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

3、樁基礎優(yōu)化

在建筑工程建設中，樁基礎發(fā)揮著巨大的作用。建筑結構樁基礎主要分為兩類，即預制樁與灌注樁。其中灌注樁在施工過程中的質(zhì)量控制難度較大，并且在時間成本與操作上也不占優(yōu)勢，因此預制樁逐漸成為現(xiàn)代建筑施工主要使用的樁基礎。此外，通常情況下，樁基礎的埋深的增加會加大樁身與土壤之間的摩擦力與作用力，因此，在確定預制樁的過程中應有效考慮長度因素。

4、上部結構優(yōu)化

對于房屋上部結構的優(yōu)化與建模中，必須重點關注剪力墻的設計與布置問題。為了使剪力墻質(zhì)量得到可靠保障，就必須提高其均勻性，只有如此才能夠樓層結構重心與其平面的中心點的重合度得到提升，確保在外力因素的影響下不會對建筑物產(chǎn)生較大影響。如果條件允許，在布置剪力墻時應優(yōu)先考慮大開間構造，對其墻肢長度進行增加，如此就可減少墻肢數(shù)量，并且還能夠基于剛度達標使混凝土的使用量得到降低。此外，剪力墻的暗柱材料應選擇鋼材，因此基于剪力墻的大開間結構，可以盡可能減少鋼筋使用量。然而，如果建筑本身條件不允許，并且對抗震性能有著較高要求，那么這類剪力墻則不能使用。

5、結構與建筑的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

在建筑結構設計中，建筑的整體平面與整體結構的相互配合具有重要意義，這是提高結構合理性與外形美觀性的重要途徑。因此，建筑結構設計優(yōu)化必須堅持協(xié)調(diào)性原則。在設計中應盡可能采用簡潔的風格，不應存在墻柱之間錯位的情況，每一層截面面積與高度應具有相通性。在電梯與樓梯設計中，承重構件應優(yōu)先考慮高強度材料，對自重進行嚴格控制，其他構件則應盡量考慮質(zhì)量較強的材質(zhì)。在建筑整體布局上，應確保重心、質(zhì)心以及剛心的具有高重合度，只有如此才能夠使扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象得到避免。

6、結構與排水的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

在建筑工程設計中，具備給排水功能的房間往往會設置很多機械設施，因此與其他房屋相比，其荷載強度要大出許多。以水泵房為例，應盡可能選擇地下室區(qū)域。給排水房間的管道具有較強的復雜性，在幾何參數(shù)上也各有不同，因此，必須嚴格按照規(guī)范標準，預留相應的尺寸與深度，與此同時還要對穿孔位置進行加固處理。此外，對于水平方向的管道而言，如果會貫穿承重墻，那么就要采取相應的維護與加固措施。只有使建筑結構與給排水之間的協(xié)調(diào)性得到優(yōu)化與提升，才能夠使管道繞梁繞柱的情況得到有效控制。

7、結構與電氣的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

如果電氣管線是通過導線的形式在金屬管的外部或樓板進行的安裝，那么就會增加預制結構施工難度。此外，結構梁體如果被導線貫穿，那么就需要在梁預制之前預留孔洞，并且要確保墻體寬度一致于梁寬，否則就要確保梁的側(cè)平面與墻體一側(cè)保持齊平，避免管線裸露在墻體外的情況出現(xiàn)。在房屋建設中，電梯處存在很多孔洞，也需要進行構件預埋，此時就要單獨計算并分析電梯房強度，提高設計方案的合理性，為施工安全與質(zhì)量提供強有力的保障。

三、結束語

總而言之，對于房屋結構設計而言，建筑結構設計優(yōu)化方法的應用具有重要意義。站在設計人員的角度，在未來房屋設計領域的發(fā)展進程中，必須圍繞建筑工程設計中存在的缺陷進行研究，并采取有效的改進方法，提高設計水平，使建筑工程整體質(zhì)量得到進一步提升，為推動建筑行業(yè)的發(fā)展提供強有力的支持。

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作者簡介

萬立偉，身份證號碼：362201197905120617。