房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略

朱慧鵬

（北京清水愛派建筑設計股份有限公司太原分公司 山西太原 030012）

引言

隨著社會經濟的快速發展，人民生活水平不斷提高，人們對于房屋結構有了更高的要求，不但要求其安全實用，還要求具有一定的審美和經濟性，能夠更加有效地利用房屋空間。隨著我國經濟的發展及土地資源的短缺，未來的房屋建筑將會以高層或超高層為主。而且現在越來越多的年輕人由于各方面的原因更傾向于選擇設計合理，空間利用率高的小戶型。這些都要求建筑商在房屋設計階段要充分考慮房屋的使用性能，進行建筑結構設計優化。同時建筑結構設計優化應用于房屋結構設計中，也能夠節省工程成本，提高工程質量，增加建筑企業的經濟效益。

1 房屋建筑結構設計中的優化技術應用的意義

房屋建筑結構設計中的優化技術應用的意義主要表現為以下兩個方面，首先，對于施工企業而言，能夠大大提高企業的經濟收益，根據有關數據分析可知，傳統建筑設計模式下的房屋施工花費的資金比現代結構優化設計模式下的房屋施工費用多30%，因此，經過結構優化設計的房屋建筑項目能夠降低施工企業的施工成本，從而提高企業的經濟收益。另一方面，房屋建筑的直接受益對象是消費者，在經過結構優化設計的房屋建筑中居住或辦公能夠有效提高人們的舒適度。

2 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

2.1 形狀優化

形狀優化是指在指定的房屋結構下，根據要求調整結構外部設計，或者調整房屋內部結構部件的幾何形狀，以優化房屋結構設計的實用性、經濟性。由于形狀設計優化方法需要不斷改變分析、計算模型，模型的改變勢必需要重新生成有限元網格，網格的增加使原有結構設計關系網更加復雜。使用形狀優化方法，在房屋結構設計中單元結構、房屋性能和設計變量之間不再是線性關系，它的敏度分析和有限元計算比尺寸優化復雜且量多，因此形狀優化設計方法難度比尺寸優化大的多。

2.2 結構設計優化技術與建筑結構設計的結合

建筑物的設計通常從結構的布置開始展開，只有定了結構布置之后，才能結合相應的負荷要求來確定具體的參數、材料的要求，這些數據分析不僅要借助于計算機，還應當結合人工的測量和計算，經過大量的測量和數據分析，才能做出最科學的判斷。這就要求相關的技術工作人員，要樹立積極工作、認真負責的工作態度，不斷提高自我的專業水平，在一定的技術的支持下，盡可能對每一個環節的數據都做到詳細的記錄和分析，不忽視每一個環節，精準的記錄，為以后的設計或者突發事故的處理，提供各項數據的可靠參考。

2.3 協調電氣優化以及結構的優化

一般情況下，會在樓板或墻體以及金屬管體外部，以導線形式來安裝電氣管線。這種安裝方式增加了預制結構施工的難度。因此要想讓管線從梁體穿過，就要在梁體上留下對應的空洞，并且要確保相應墻體同梁體有同樣的寬度。假如情況不同，就應對齊梁體一面以及墻體一面，確保墻體表面沒有暴露出管線。此外，房屋的整體建筑上，在電梯會埋下非常多的建筑構件且有較多空洞存在，而作為設計者要單獨地分析以及電梯區域的建筑，確保較為安全以及合理的設計，從而使施工質量得以保障。

2.4 房屋建筑上層結構的分析

對房屋建筑的結構建設優化分析，房屋上層建筑設計的結構優化處理是主要部分。房屋建筑設計的上層墻體建設中，剪力墻的作用對平衡房屋建筑的受力作用的分析上具有影響作用。如果在實際房屋建設中，房屋建筑設計的整體優化情況改善通過增減剪力墻的長度進行調節，促進我國房屋建筑整體結構的受力平衡性提高，使房屋建筑的受力面積提高，房屋建筑的剪力墻在實際中發揮的作用性越大，房屋建筑各個受力點之間的平衡關系性越均衡，房屋建筑的整體結構優化作用性越大。

2.5 房屋結構外套框架結構的優化設計

基本思路。房屋結構平面框架的優化設計是一個多次及高次超靜定問題，框架荷載使用條件是不變的設計因素，因此優化設計上也就剩下梁柱桿件截面尺寸為變量，因此可以通過調整相應的截面尺寸進行優化設計。房屋基本框架中，任何一個梁柱截面積的尺寸發生改變，都會影響整個結構內力分布，然而這種影響僅僅只針對桿件附近內力影響較大的情況。在每次優化設計過程中，對于單個構建截面尺寸發生改變的情況，往往需要重新計算結構內力，這樣必然會浪費大量時間。為此，在實際的操作中，就可以近似假定桿件截面尺寸的改變不會影響到框架內力的重新分布，但是需要注意的是這個假定只能夠在一次優化中使用，全部桿件優化有獲得新的方案就需要放棄假定，對內力進行重新分析，這樣才能夠逐漸獲得最優的方案，之后將最優方案借助常規框架計算進行一次分析即可。

2.6 優化基礎設計

在結構造價中，占據比重最大的是基礎造價，其決定了整個工程造價。在設計建筑基礎時，要恰當選擇建筑基礎類型。通常情況下，底層建筑較多應用淺埋天然基礎，而高層建筑較多應用沉降控制符合基礎。對于深埋獨立地下室，可考慮采用補償式基礎。在進行地下室設置時，要充分比較并驗證地下室的樁型、埋深、底板結構形式、頂板結構形式、抗浮水位、基坑圍護以及側墻設計等問題，同時要盡可能的降低工程造價。

3 結語

總之、建筑結構設計優化在房屋結構設計中有著重要的影響，對房屋結構的優化設計，可以使得建筑的功能與外形都得到一個科學的規劃與提升。因此，相關設計人員在滿足建筑使用要求與質量的前提下，需要不斷精益求精的對房屋建筑結構進行優化設計，才能夠滿足人們對于住房的需要。

[1]周漢杰.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，2014（01）：117.

[2]鄭智垚，樂肖軍.結構設計優化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J].中國新技術新產品，2011（02）：05.