建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

文/萬小艷、馮旭 中鐵第一勘察設計院集團有限公司 陜西西安 710000

房屋結構設計優化是建筑結構設計中的重要環節，選擇最佳的結構設計方案，將先進的施工技術融入到設計之中，使得建筑更科學，同時能夠有效降低建設成本，提高房屋的經濟性。

1、結構設計優化方式對建筑的重要性

就我國目前的發展來看，今后房屋建筑設計主體以超高層與高層建筑為主，那么，怎樣保證這些建筑在結構設計上既符合百姓的需求，又可以盡量減少資金投入，是我們的共同話題。如果可以對施工技術進行有效應用，將它與企業的經濟效益緊密連接起來，讓所有的設計方案都具備科學性與規劃性，基本就可以對建筑企業的經濟收益進行保障，也是一種對建筑工程造價的合理控制手段，并且在這個都實現的情況下，還不至于損害到居住者的生命安全利益。所以，建筑結構設計如何將潛能發揮到最佳，如何在設計上更勝以往，為企業整體獲取最大化利益，還可以對房屋質量進行加強和提高，為我們的生活帶來保證，是企業進行最大利益創造的重要方式之一，同時也體現出了，結構設計方式對于房屋建筑優化的重要作用。

2、房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的價值

隨著我國城市化進程的不斷加快，當前我國的房屋建筑大都以高層或者超高層住房為主，這也是保證節約空間的重要方式之一。當前企業在追求利益最大化的同時考慮的是怎樣保證房屋的結構設計符合當代人的需求，同時考慮如何減少投入資金。房屋結構設計想要符合當代人的需求要考慮的是如何對其結構設計進行優化。首先建筑施工設計人員要在保證安全的前提下，對設計方案進行系統的分析。而后根據系統的分析對工程造價進行合理控制。這樣一來能夠保證減少資金投入。在我國當前房屋結構設計中，有關數據顯示，進行過優化設計的方法能夠相比未經過優化的方法節省10～20%的費用。但也不是說所有的房屋結構設計都能夠達到這樣的水準，也有因為一些特殊原因導致無法達到。例如設計人員沒有經驗，不能進行優化設計；工程過于追求速度，導致對房屋的設計效果造成影響等。總而言之，對建筑結構進行優化設計是運用了先進的設備以及設計思想，與以往的建筑結構設計相比，其優勢不言而喻。在房屋結構設計中進行優化設計能夠有效減少工程造價，為建筑企業節省資金。另外，還能根據當代人的住房需求以及安全需求等將房屋結構內部進行有效整合，提高房屋的質量。對房屋的結構進行合理的設計優化是保證房屋適應當代社會的有效手段之一。

3、優化方式的具體應用

3.1 整體性與局部性優化

任何建筑物在設計上都會帶有復雜性和層次性，從層次角度分析，包括安裝系統、建筑整體設計、結構相關等眾多體系，每個獨立體系下又可能有許多下屬體系。設計房屋時，需要對相應的下屬系統以及它們之間的橫向性進行考慮，完成疊加工藝。而從復雜性角度來說，內容主要就是包絡一些建筑的零部件，和一些建筑材料等，所以這個時候則需要考慮的是怎樣從整體著手，對整個整體建筑實現設計上的優化工作。

3.2 階段性優化、樁基礎優化

設計人員按照階段的不同特點及工程實際情況，對優化方式進行確定，開展階段性優化，對建筑整體壽命進行延長。在對建筑質量進行保證時，還應考慮到增加經濟效益的問題。預制樁與灌注樁都是建筑樁基礎，在整體施工中，灌注樁涉及到的操作技巧十分復雜，對質量難以很好控制，耗費時間較長，因此在土層符合預制樁條件下，應充分結合預制樁施工，簡化工序。

3.3 合理設置剪力墻

合理設置剪力墻是對建筑主體上部結構進行優化的重要方式。剪力墻在整個結構的設計中其質量要保持均勻，這樣一來對于成品房屋抗震以及抗風都有一定優勢。在剪力墻的設置中需要注意的是最好對剪力墻進行大開間構造，這樣一來能夠減少墻肢的數量，減少鋼筋的使用數量同時減少混凝土的使用，是節省工程資金的重要方式。

3.4 協調建筑優化與結構優化

在結構優化設計過程中，需要對建筑物整體平面與結構之間的配合進行保證。建筑物施工需要實現簡潔性的建筑系統，支柱與墻體要良好對接，截面面積與高度都要保持相同。在對樓體進行設計時，由于轉角區域自身承受力的作用較多，因此需要將承重材料轉變為高強材料，實現對自重的降低。保證建筑物整體的質心與剛心的重合，防止出現扭轉。

3.5 排水系統與電氣系統的優化

排水系統眾所周知要將其設置在地下室，并且要在預留空間上保證管道的可用性。另外要注意的是在水平方向的管道可能會出現貫穿柱或梁的情況，這個時候就要盡可能降低這種現象的發生。如果排水管道穿過了承重墻就必須對承重墻的墻體進行合理的加固。排水管道在使用的過程中會對墻體產生壓力，所以進行加固是十分有必要的。電氣管線的安裝需要注意的是首先要在梁體上預留相應的孔洞，同時保持梁體與墻體寬度相同。這樣是保證在電氣管線安裝的過程中不會給預制結構造成施工困難。在電氣管線的安裝過程中，需要格外注意的是不要讓管線暴露在墻體的表面。此外，對于高層建筑，電梯的使用頻率較大，其孔洞較多且建筑構件較多，對電梯進行單獨的合理分析與計算也是保證施工質量的關鍵。

3.6 樓梯以及電梯設計

設計樓梯以及電梯時，盡量保證樓梯、電梯等均勻布置在結構中部，尤其對于側向剛度較小的框架結構，需要充分考慮樓梯對于整體結構的影響。從而保證建筑物整體質心、剛心的重合，避免出現扭轉狀況。

結語：

自改革開放以來，我國社會經濟發展迅速，市場競爭日趨激烈，建筑行業作為事關國民經濟的核心型產業，是關系到國計民生的重要問題。就目前來看，人們對建筑物的要求不僅體現在建筑物質量及穩定性上，建筑物的美觀及結構也是其關注的重點，且是衡量整體實力的關鍵指標。因此，對于我國建筑業來說，為了提升自身的核心競爭力，需要對房屋結構深入研究，探索出科學的設計方法，對其質量結構進行不斷優化，在對建筑物安全性進行保證的基礎上，保證建筑物的美觀度。