結構設計優化在房屋建筑結構設計中的應用與探究

王啟飛

摘要：在對房屋結構進行設計的過程中需要遵守安全、經濟、實用、方便施工以及美觀這五項原則，這就要求我們在進行建筑結構設計時不能一蹴而就，應考慮對其進行優化設計。在保證安全、實用和美觀的前提下，盡最大能力降低工程造價、提升建筑空間的使用性能和使用效率。本文對如何將設計中的優化技術運用到房屋建筑結構設計進行分析與探究。

關鍵詞：房屋建筑;結構設計;優化技術;應用與探究

房屋建筑結構設計必將引入優化設計概念、思路及技術，以滿足建筑產品在安全性、美觀性、耐久性、經濟性和使用功能等方面的要求，從而為人們帶來舒適的生活和居住環境。由此可見，加強對建筑結構設計優化方法在房屋建筑結構設計的應用的研究是非常具有現實意義的。

1 房屋建筑結構設計中優化技術應用的意義

1.1 降低工程造價

利用房屋建筑結構優化技術方法進行房屋結構設計，對于有效降低工程造價將會起到十分積極的幫助作用。根據之前已有的相關統計資料顯示，經過優化技術進行的房屋建筑結構設計的投資與傳統房屋結構設計方法的投資相比，甲方投入工程建設的資金降低幅度在5%～30%之間。這是因為，采用結構優化設計技術方法進行結構設計時，綜合考慮結構構件間的合理連接、合理并科學的利用建筑材料的各項性能，將建筑內部的各個結構單元有機的協調起來，做到各盡所能，發揮其各項性能潛力，以此來滿足甲方對建筑產品在安全性、經濟性和使用功能等方面的多樣化要求。根據已施工的工程項目所反饋的信息來看，經過采用優化技術方法設計的房屋結構設計的成本一般縮減的幅度均在5%～30%之間，均產生了良好的經濟效益，使得建筑產品的建設成本有效的降低。因此，在進行房屋建筑結構設計過程中應用優化技術進行房屋結構設計，對于有效提升房屋建筑整體經濟性能夠起到積極意義。

1.2 確保安全性

結構設計人員在進行結構設計過程中首先要做到的一點就是保證建筑結構設計符合安全性要求。因此，結構設計人員在采用優化設計技術進行工程結構優化設計時，不能僅簡單的追求整體造價的經濟性，應在保證安全的前提下去尋求經濟性。如果能夠將優化設計技術有效應用到其中不但能夠保證房屋建筑安全性，同時還能夠不斷提升房屋建筑結構的設計質量。與此同時，在開展房屋建筑結構設計過程中通過應用優化技術也能夠找出之前設計所存在的問題與不足，能夠解決之前設計當中所存在的結構受力不合理的情況。

1.3 完善功能性

在房屋建筑工程設計過程中，如果設計人員想要保證房屋整體的設計質量，提升房屋建筑整體的協調性、美觀性以及實用性，就必須要做好工程設計的優化設計工作。使其在設計過程中不斷的進行房屋建筑的優化設計，這樣才能使得房屋建筑的各項功能有效完善、協調統一，這對于建造出質量更高、安全性更大的房屋建筑有著十分積極的幫助作用。

2 房屋建筑結構設計中優化技術的應用

2.1 做好房屋建筑壽命和階段優化工作

實現房屋建筑結構使用壽命優化設計目標，具體可就以下幾方面內容展開闡述：①在進行房屋建筑結構使用期限優化設計時需充分考慮到建筑工程自身特點，隨后根據當前房屋建筑優化設計實際情況開展設計工作，提出可行性較高的優化設計實施方案，促使房屋建筑工程使用壽命得到極大延長。②從房屋建筑工程結構的階段性特點著手，設計人員還可準確掌握每一階段存在特點，結合不同的特點制定提出相應的優化設計方案，并確保優化設計方案的科學合理性，并能在大大提高房屋建筑使用期限基礎上充分保障施工人員安全性。另外施工方還要積極吸收借鑒國內外的先進施工技術工藝，不斷展開創新優化研究工作，充分凸顯先進技術存在優勢，從而為房屋順利建造完成營造良好條件。

2.2 優化結構設計模型

在建筑結構模型優化過程中：①選擇變量。一般來說，在建筑設計方案中，建筑師扮演著極其重要的角色。設計人員在設計中，要注重參考變化幅度不大、考慮因素不多等參數，進而降低建筑結構的設計過程的難度，設計人員也可以迅速找到與設計目標相符合的數據。②確定函數。設計人員確定的一組函數，要與配筋率、房屋結構尺寸、經濟性等相符合，進而將建設成本保持在合理范圍內。③衡量施工條件。要想給予建筑結構穩定性的保障，必須要深入分析房屋的受力極限、結構的穩定性以及結構構件受力裂縫的限值等。在實際建筑結構設計過程中，設計人員要從房屋施工條件出發，結合建筑使用方案，并對設計中存在的限制因素進行深入分析，進而確保建筑結構設計結果的準確性和合理性。

2.3 節能結構設計優化

節能結構設計的優化必須以綠色建筑思維理念為前提和基礎，設計人員要正確運用優化設計方法。具體方法包括：第一，要結合項目所處的地理位置、氣候條件和所在地城市規劃的具體情況，有的放矢地選擇建筑的朝向，這么做不僅可使住戶有好的采光照射，也為室內通風營造了溫暖溫馨的良好環境，可謂是一舉多得;第二，要統籌兼顧，不能只顧建筑的美觀而不考慮座向風向，只要設計科學合理，則會有效降低室內熱量損耗，實現高效節能的最佳效果;第三，要采取優化措施，完善房屋建筑的維護工作。對屋頂、門和窗戶等要提高設計標準。在面對陽光一側，窗面積可適當擴大，有條件的也可增加窗戶數量，這種設計方式會提升室內的采光度。在背光一側，可適當減少窗的面積或數量，避免熱量過多散失，以利節能。第四，打造綠色建筑，不使用國家和地方禁止和限制使用的建筑材料及制品。在設計中，盡可能多采用高強混凝土、高強鋼筋和高強鋼材等，以達到在滿足同等受力要求的同時，降低鋼材的用量。最大限度的利用滿足環保要求再生原料生產的建筑材料。

2.4 地基與基礎工程結構的優化設計

一般情況下，對于一個工程來說，地基與基礎工程造價占比總工程造價的10%～30%左右，有的甚至更多。因此，結構專業設計工程師在進行地基與基礎結構設計時應進行多方案優化設計并進行比對。地基與基礎結構設計方案比對時，應綜合考量建造成本和時間成本。一般情況下，深基礎造價較高、地基處理次之、淺基礎最便宜。同時，在選擇基礎方案時，還應經對擬建工程的類型、高度、工程地質情況、地下水位的高低等綜合考量后，確定最終的基礎方案。只有經多組地基與基礎的設計方案比較后，方能選出受力最合理、造價最經濟且能滿足上部結構使用要求的基礎形式。

3 房屋建筑結構優化設計時需要注意的事項

3.1 重視工程的前期工作

設計階段在房屋建筑工程整個建設周期內是最為關鍵的一環，其將會對房屋建筑的性能、施工成本以及質量產生影響。因此，結構設計人員就應當在建筑工程開始的最初階段參與到建筑方案的設計過程中，并將自身的設計理念與思路都有效地融合到現代房屋建筑設計當中。之后，結構設計人員再結合實際情況對房屋結構進行優化設計，保證在建筑工程的最初節點，整個工程就已經有了一個比較完整的結構優化設計理念。

3.2 注重房屋內部建筑結構的優化設計

在開展房屋建筑結構設計過程中，設計人員不但要對建筑整體結構進行優化設計，同時還需要對建筑內部結構構件進行優化設計。同時，還需要將這種設計理念都貫穿到整個設計過程當中，只有這樣，才能夠保證后期施工順利進行。

4 結語

現今人們的經濟水平得到了極大地提升，對居住房屋在質量、外觀、舒適上都提出了很高的要求，因此房屋建筑結構優化設計在目前設計工作中占據了十分重要的地位。房屋建筑結構設計要不斷完善設計水平和技術，就要不斷進行設計的優化工作，在保證建筑結構可靠性的同時降低建筑成本，提高企業的經濟效益。

參考文獻：

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