房屋建筑結構優化設計研究

張瑞

（安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠233000）

1 引言

在我國經濟快速發展的背景下，城市化建設進程也不斷加快，使人們提高了對房屋建筑結構設計質量的要求，為了滿足人們對房屋建筑結構設計的基本需求，不僅要確保房屋建筑使用的舒適度，還要凸顯房屋結構性能的特點，以此提高人們的生活質量，滿足人們對房屋建筑的需求，帶動整個房屋建筑行業的發展。

2 房屋建筑結構優化的原則

在對房屋建筑結構進行優化設計時，必須對房屋建筑的原有結構進行全面的了解與認識。通常情況下，必須在確保建筑安全性和功能性的基礎上，對房屋建筑結構進行優化設計，制定更具有經濟性和科學性的房屋結構優化方案。同時，必須對房屋建筑整體結構進行深入研究，選擇最優設計方案，采取更加高質量的優化措施，實現房屋建筑結構設計的優化目標。

3 房屋建筑結構優化設計的重要作用

對房屋建筑結構的優化，不僅可以提高房屋建筑的質量，還可以改善人們的生活質量。具體而言，主要具有以下4 個方面的作用：（1）通過對房屋建筑結構進行優化設計，可以進一步提高房屋建筑使用的安全性；（2）在合理完成房屋建筑結構設計同時，可以全面提高建筑工程的施工效率，實現節約資源的目的，有效地降低施工成本；（3）在房屋建筑結構的優化設計中，可以實現綠色節能設計，使建筑的建設和使用滿足環境保護的要求，與國家所提出的可持續發展策略相呼應，以此推動我國建筑行業朝向更加環保、綠色、節能以及低消耗的方向發展[1]；（4）在房屋建筑結構進行優化設計后，可以對居民的安全做出保障，因為房屋結構的優化設計更加重視房屋建筑的安全性，而且也會重點考慮居民的實際需求，進而使設計方案更加完美，有效縮短施工周期，節省人力、財力以及物力的投入，提高企業的經濟效益。

4 房屋建筑結構設計的優化

4.1 優化房屋整體結構體系

對于現代房屋建筑，其不僅功能性較強，而且造型也非常復雜。所以，優化房屋建筑整體結構體系時，要在滿足房屋建筑的功能性要求、規范要求以及造型要求的基礎上，通過設計合理的結構布局，有效降低工程造價。同時，房屋整體結構體系也會直接影響工程造價，因此，應加強對這方面工作的重視程度，結合房屋建筑的功能，合理對房屋結構體系進行優化，以此提高房屋結構優化設計的整體效果。

4.2 優化房屋結構設計模型

對房屋建筑結構進行優化設計時，應先建立房屋結構模型，而后圍繞該模型，完成后續工作[2]。對于一些結構比較復雜的房屋建筑，模型優化非常重要，因為通過模型優化能夠有效地將一些復雜的造型進行簡化，并利用結構分析軟件對結構進行工況分析，避免在方案實施時發現問題。

4.3 變量的合理選擇與目標函數的確定

通常情況下，選擇設計變量時，會選擇對設計產生影響比較大的參數，將影響較小的參數作為預定參數，以減少計算編程的工作量。另外，確定目標函數時，應利用函數尋找能夠滿足既定條件的最優解，同時要確定約束條件。優化設計房屋結構可靠度的約束條件主要包括裂縫寬度約束、應力約束、尺寸約束以及結構強度約束等，在實際設計過程中，必須確保各種約束條件都能夠滿足行業規范。

4.4 優化樁基礎設計

樁基礎是整個建筑的根本。樁基礎的作用是承載整個建筑，并將自身承受的荷載傳遞到周圍的土層中。通常情況下，房屋建筑結構的樁基礎有預制樁和灌注樁2 種形式。對樁基礎的優化設計，主要指的是在確保施工質量不受到影響的前提條件下，科學、合理地降低工程成本。

對樁基礎進行優化設計時，應綜合考慮房屋建筑上部結構的荷載與地質條件，選擇最為合適的樁基礎類型。確定樁基礎的類型后，應通過優化設計提高樁基的承載力，比如，提高樁周圍土體的承載能力以及擴大樁柱的尺寸等。布置樁基時，應合理利用樁基材料的固有強度，確保樁基礎可以均勻受力。

4.5 優化地下室結構

進行地下室結構優化設計時，應從2 個方面進行[3]：（1）應在滿足房屋建筑使用要求的基礎上，合理降低地下室的層高，不僅可以有效降低房屋建筑施工中鋼筋、混凝土等材料的使用量，還可以減少施工過程中土方的挖掘量，進而減少維護、維修等費用的支出；（2）因為地下室結構受到的地下水的浮力以及土壓力較大，需要使用大量的鋼筋，所以，設計工作人員在進行優化設計時，需要對結構構件的實際受力狀態進行全面、細致的分析。在確保其能夠滿足規范計算的基礎上，實現分段配筋，一般情況下，受力比較大的位置需要進行局部加強。

4.6 優化室內建筑結構

房屋建筑結構設計優化時，必須保證房屋建筑本身以及室內結構的合理性和美觀性。在這個過程中，務必確保剪力墻、結構柱與建筑平面可以保持一致性，在確保結構安全的基礎上，盡可能地減小剪力墻與結構柱的截面尺寸。布置結構梁時，應盡量與建筑墻體保持同一寬度，如果結構梁寬于建筑墻，應將結構向次要的空間內偏移，如衛生間、廚房等。

5 結語

總而言之，在經濟社會快速發展的今天，人們的生活質量在不斷提高，同時也對房屋建筑提出了更高的要求。在房屋建筑結構設計優化的過程中，為了滿足人們對房屋建筑的要求，提高房屋建筑質量，應綜合性的考慮多方面內容，體現房屋結構優化設計的效果，以此實現美觀化、安全化房屋結構設計的目的。