對建筑結構設計優化的淺談

王歡

摘要：為了提高競爭力在提升建筑質量的同時也要從房屋建筑結構的設計階段進行造價的控制，這樣建筑企業就能夠從多個角度提高自身的競爭力，在這種經濟發展新形勢下，對房屋結構設計中的建筑結構設計進行優化是我國建筑企業實現可持續發展的一種有效方式之一。

關鍵詞：房屋建筑;結構設計;優化

一、在房屋建筑結構設計過程中，對建筑結構進行設計優化的主要目的就在于在保證房屋內部基本結構優化協調的同時，還能夠保證房屋工程結構的“安全性、經濟性、適用性和美觀性”，能夠在一定程度上降低工程造價。房屋工程的施工質量直接關系到了我國人民的生命財產安全，因此，對房屋結構要更加重視，并根據工程的實際情況進行優化，而隨著科學技術的發展，房屋結構設計的優化技術也在不斷進步。

二、建筑結構設計優化概述

由于建筑工程所涉及到的內容非常豐富，建筑結構設計優化所包含的內容頁比較豐富，從總體上來看，建筑結構設計的優化工作包括對房屋總體結構和分部結構優化兩個大的內容，其中，在房屋建筑結構設計中的建主結構優化設計主要包括以下幾個方面的具體內容，第一，房屋基本結構優化內容。第二，房屋頂部結構的優化。第三，房屋的維護結構、總體結構、細節結構等內容的優化設計。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒適性要求為基礎，對房屋建筑結構的造價進行控制，也就是要對“房屋的造價進行最優化設計”。

之所以對建筑結構設計進行優化是因為優化設計能夠實現對有限的空間和資源進行充分利用，提高各種設備和材料的使用效率，盡量使優化結構下所建筑的房屋能夠實現安全、可靠、經濟、美觀。相關研究統計數據顯示，建筑結構的優化設計與傳統設計相比能夠節省5%～33%的工程造價，因此，在房屋建筑結構設計中要積極應用建筑結構優化設計技術，以推動建筑工程企業的常遠發展，實現資源的充分利用。

三、常用的房屋建筑結構設計優化技術

常用的建筑結構設計優化技術有很多種，不同的優化技術產生的實際建筑結構設計效果也是不同的，而由于各種優化技術都具有自身的特征，對建筑工程的要求也不同，因此，在與房屋建筑結構相結合時就需要對房屋建筑工程的實際狀況進行分析，而基本優化技術的應用分為以下兩種。

（一）概念設計在房屋結構設計中的應用

概念設計技術指的是“設計人員根據設計的一般規律和實踐經驗，對房屋建筑結構設計的多種方案進行分析并優化選擇方案的過程”。概念設計技術在房屋結構中主要應用在房屋結構布置、房屋結構的細節處理、荷載量的確定、參數選擇等部分的設計中，在進行概念設計過程中設計人員要對房屋施工方案進行綜合分析，從中選擇出最佳的施工方案。

（二）概念設計在建筑設計中的應用

概念設計在房屋的建筑設計中進行應用主要目的在于提高房屋的抗震能力，應用在房屋的抗震性設計當中，如果房屋抗震性能差，在發生地震時則會造成重大的損失，因此，房屋建筑設計中的抗震優化設計就顯得尤為重要。然而發生地震的隨意性是非常大的，不同地區的地震等級、破壞能力等都是不同的，這就給房屋建筑設計中的抗震設計提出了更高的要求，相關數據的計算難度也非常大。概念設計是“綜合考慮決定抗震性能的各種因素和造價因素，選擇抗震性和經濟性最強的方案。”因此，在房屋建筑設計中的概念設計優化技術的應用能夠大大提高房屋建筑的抗震能力。概念設計優化技術在房屋結構設計中所應用的主要思想是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，其實這種思想也是多途徑設防的思想，多途徑設防思想是指“在發生大地震時，先破壞房屋次要的結構，消耗地震能量，盡量保證房屋的主體結構不遭到破壞。”

四、房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略

房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略是需要從不同的角度和方向來進行的，比如可以從節能環保角度進行優化設計、從信息化自動化角度進行優化設計等等，具體而言房屋建筑結構設計優化策略大致有以下幾點。

（一）優化選擇房屋建筑結構類型

不同的形式的房屋建筑結構類型是會產生不同的造價管理模式的，而在建筑結構設計中常用的結構類型有如下幾種，第一，剪力墻結構類型。該類型主要應用于高層房屋建筑中，所依托的基礎為混凝土結構施工技術，該種優化結構類型同“短肢剪力墻”結構類型相比就有抗震性能強、鋼筋材料使用數量較少等特征。第二，框架結構類型。這種類型主要優點在于開間大、靈活布局、造價較低等優點，但是該結構類型也具有一定的缺點，柱的截面面積比較大，抗震能力相對較薄弱。第三，“框架―剪力墻”結構類型。這種類型的結構是對剪力墻和框架兩種結構的優化組合，其能夠綜合以上兩種結構類型的優點，結構布置比較合理，實際應用能力也比較強，該結構的最突出特點就是抗側力能力比較強。

綜上所述的三種房屋結構類型，無論是哪種都會有優點和缺點，在進行結構類型選擇過程中一定要從建筑質量和建筑成本兩個角度出發優化選擇，對于建筑質量一定要符合業主和相關標準的要求，而對于建筑成本控制來說，要對房屋建筑工程的投資水平和施工單位的實際施工能力等進行分析和選擇，最好是實現利益均衡。

（二）積極應用信息優化技術

在房屋建筑結構設計中存在的變量比較多，房屋建筑結構的優化造成了一定的障礙，因此考慮到房屋建筑結構中存在的各種復雜因素，在優化設計中就應該積極應用先進的信息技術，比如應用一些參數定義軟件，這樣就能夠有效的減少房屋建筑結構優化設計中設計者的工作量，提高工作質量和工作效率。可以分為兩個階段：第一階段是對材料使用量進行優化配置，也就是說要使用最少數量的材料，實現最好的結構性能，在該階段中需要把混凝土用量設置為目標函數，而“結構構件斷面大小”需要設置為變量。第二階段是優化所設計結構中的各種構件強度，就是指對構件中鋼用量與斷面大小進行調整，實現質量和造價的完美結合。

（三）節能結構設計的優化

節能結構設計的優化是需要以綠色建筑理念為基礎，并積極應用設計學中的方法。首先，優化布局和表面形狀。布局就是指建筑的主要朝向，受到我國氣候條件的影響，為了保證房屋的陽光照射量的通風良好，房屋的朝向盡量要朝南。表面形狀的優化就是要保證所設計的房屋建筑外表面積不要接受冷風的直接朝向，這樣就能夠減少熱能的消耗，起到節能效果。其次，維護結構設計。維護結構主要指的就是門窗和屋頂，對于門窗而言，在房屋朝南的方向所設置的門窗要盡量要大和多，這樣能夠最大限度吸收陽光輻射，朝向北的就要減少門窗，防止熱量的流失，材料也要選擇保溫效果好的。屋頂的設計可以采用架空的方式或者是鋪設循環水管，夏天降溫冬天保暖。

五、結語：

從以上的分析中我們看到了房屋建筑中結構設計的優化是需要綜合進行的，雖然本文簡單的提出了三點優化策略，但是在實際應用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的優化方式也是不同的，還需要設計人員在優化設計之前對房屋建筑工程實際狀況進行深入了解。

參考文獻：

[1]侯威.工程結構優化設計理論與方法[J].工程技術.2017（08）.

[2]鄒俊.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的現實應用[J].科技風.2016（19）.