房屋結構設計中的建筑結構設計優化

李永增

（大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西大同037000）

目前，房屋結構設計也成為人們關注的焦點。為此，建筑單位需采取有效措施優化房屋建筑結構設計，設計優化能夠降低工程成本。在房屋結構設計中建筑結構優化工作也需充分考慮工程預算能否滿足使用者對房屋的基本需求，基于合理原則做好建筑結構設計優化，增強結構的科學性與合理性。

1 房屋建筑結構設計優化

1.1 房屋建筑結構設計優化內容

房屋建筑結構設計中，設計人員應準確了解和把握建筑結構設計的內容。房屋建筑結構設計中，要在確保建筑功能及安全的基礎上，認真分析房屋建筑結構設計中可能遇到的問題，選擇經濟合理的設計方案，如圖1所示。房屋建筑結構設計中，審計人員需認真分析建筑房屋結構的形式，在結構設計中優選設計方案，采取切實可行的結構設計優化措施，以保證結構設計的整體效果。

圖1 房屋建筑結構設計

1.2 房屋建筑結構設計優化作用

首先，房屋建筑結構設計優化可有效增強房屋建筑結構的穩定性和安全性。其次，采取科學合理的手段做好房屋建筑結構設計工作，能夠保持建筑人力、物力和財力的持續供應，在改進建筑工程建設效率的同時，也可提高資源利用率，降低工程建設的成本投入。再次，房屋建筑工程設計中要充分滿足節能環保的要求，使用符合工程標準要求且污染少的材料，推動綠色建筑行業的長遠發展，為實現建筑節能、環保目標奠定堅實的基礎。最后，在房屋建筑結構優化設計的過程中，應當維護居民的安全，將房屋結構的穩定性和安全性視為設計工作核心要點，依據居民的實際需求維護建筑設計的科學性，采用先進完善的設計方案，有效控制工程的設計周期，降低人力、物力和財力的消耗，從而切實提高工程的經濟效益，促進企業的穩定發展。

2 建筑結構設計中結構優化設計的流程

建筑結構設計中，結構優化設計具有一定的系統性和復雜性，且工作內容較多，工程人員需先創建結構設計優化模型，之后編制結構優化設計方案，隨后做好程序設計，最后進行結果分析，以下筆者就對上述幾個步驟予以簡要闡述。

2.1 創建結構設計優化模型

建筑結構優化計算方案及優化設計模型在建筑結構優化設計中發揮著十分重要的作用。結構設計優化主要指在多個變量中，選擇最為核心和關鍵的參數，并以此為基礎建立函數模型，得出最佳參數。監理模型的過程中，先要合理選擇設計變量，這直接關系到模型建立的科學性與合理性。另外，變量設計對參數選擇也有著不可忽視的影響。科學合理的變量可減少計算編程中的工作壓力。之后確定目標函數。在確定目標函數的過程中，應篩選滿足函數條件的最優解，隨后確定約束條件。如尺寸、強度、彈塑性和應力等要求。在建筑結構優化設計中，設計人員務必保障約束條件均滿足設計要求。

2.2 編制優化設計方案

建筑結構優化設計中，多個約束條件及變量參數均是影響優化過程的重要因素。因此，在計算的過程中要采取有效措施將約束條件變為非約束條件，促進設計優化工作的有序開展，如圖2所示。同時，全面考慮變量因素的影響，采取切實可行的計算方式，達到建筑結構優化設計的總體目標。

圖2 創建結構設計優化模型

2.3 加強程序設計

程序設計主要指在確定設計優化計算方案的前提下編寫程序，并將程序直接導入計算機，后期計算中將數據輸入系統，計算機在數據分析和計算后方可得出最終結果，以直觀生動的方式展現給設計人員。

2.4 結果分析

結果分析在結構優化設計中發揮著不可忽視的作用，工作人員務必認真分析計算機給出的數據信息，從而確定建筑結構優化設計的最佳方案。在結構優化設計的過程中，要充分考慮多種因素的負面影響，推動建筑結構優化設計工作的順利進行，達到較為理想的設計效果。建筑工程設計和建設的過程中，需要大量的人力、物力和財力支持。結構優化設計的主要目的是減少工程在人力、物力和財力上的消耗，增強建筑結構的穩定性，保證工程質量。

具體來說，在建筑結構設計中，需采取有效措施平衡建筑經濟和技術的關系，這樣在體現技術優越性的同時，也可降低資金消耗。與此同時，準確理解和把握技術本身產生的經濟效益，正確認識技術優化過程中的經濟優勢，合理利用先進的技術形式。

3 房屋結構設計中結構優化設計的應用

3.1 上部結構優化設計

建筑工程結構優化設計在建筑工程項目中極為關鍵，設計人員一方面要保證結構安全和建筑性能，另一方面也需適當減少鋼筋混凝土用量。建筑結構設計期間，上部結構優化設計通常指的是梁板柱和結構方案選型工作。在上部結構優化設計的過程中，要科學設置建筑剪力墻的數量和長度，增強剪力墻結構受力的均勻性和合理性。布置剪力墻結構的過程中，可以設置少量框架柱。在剪力墻結構中，要在不影響建筑功能的基礎上，合理布置框架柱，確保框架結構所承受的地震傾覆力矩在結構總傾覆力矩的10%以內，保留剪力墻結構形式。框架部分需采取框架—剪力墻結構形式。剪力墻設計中的框架柱可有效減少混凝土的消耗量。剪力墻墻身應按要求配置鋼筋，且鋼筋總量較大，而采用框架柱結構則僅需幾根鋼筋，有效節約鋼筋的用量。

3.2 梁板柱配筋優化設計

建筑結構設計階段，設計人員應先明確結構設計理念，注重結構體系受力的明確性和規則性，且傳力路徑也不宜過于復雜，準確把握工程結構，從而達到結構梁板柱建設土配筋優化設計的總體目標，減少配筋的消耗與浪費。如在設計樓板配筋施工圖時，板底配筋需充分滿足設計的規范和要求，并在符合裂縫及撓度規范的基礎上，依據實際計算數值組織開展施工圖設計工作，以此替代已經生成的板配筋。

又如，四級剪力結構中，其他部位構造邊緣構件需要高度滿足計算和構造要求，同時，構造邊緣構件的豎向鋼筋、固定鋼筋必須依據設計規范的總體要求選擇直徑長度為12的鋼筋，中間可選用直徑長度為10的鋼筋，以減少鋼筋消耗量，有效降低工程造價。

3.3 基礎工程優化設計

建筑房屋結構設計中，地基主要起到承載建筑自重和應力的作用，設計人員需采取有效措施優化地基結構設計工作，這樣一方面可維護結構的安全性和可靠性，另一方面也能降低工程造價。建筑基礎在工程建設中尤為關鍵。地基基礎是房屋得以成功建成的前提，直接關系到建筑的安全性與穩定性。房屋基礎造價在建筑總造價中所占比重較大，因此，加強基礎工程優化設計可改進房屋結構優化設計的效果。

勘測工作中，要求人員結合工程特點、房屋高度、豎向構件內力和場地土層結構等，做好記錄工作，在日常工作中也需依據工程現場的水文地質條件和周邊工地的施工經驗、施工周期和地下水等工程基礎結構，對工程造價的負面影響，確定工程基礎的具體形式。

比如某項目是一棟20層的高層住宅，建設單位對設計單位提出了十分細致的要求，設計單位需要根據地質勘測報告中的樁基類型和豎向構件的軸力設置三種基礎的施工圖紙，隨后工程預算人員進行了全方位的經濟分析，依據工程的難度和工期，選擇PHC預應力管樁，這有效降低工程造價，縮短工程工期，顯著提高工程的經濟效益。

4 結語

房屋建筑結構設計優化直接關系到房屋建筑結構的安全性與合理性。因此，設計單位務必參照工程設計的各項要求，并采取多種手段做好結構設計優化工作，完成梁板柱配筋、上部結構的優化設計，以此全方位滿足居民對房屋結構及性能的個性化要求，加快現代化建筑行業的前進腳步。