建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

張 莉

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0 前言

現代社會背景下，人們對房屋建筑結構設計要求越來越高，建筑房屋結構設計逐漸朝著經濟性、美觀性、實用性和安全性發展。要想滿足這一條件，相關建筑房屋設計人員要充分考慮各個方面因素，及時創新設計方法，優化設計方案，為房屋結構設計提供有利條件，促進設計朝著科學化和合理化發展，更好地服務于人民。

1 建筑結構設計優化的重要意義

1.1 有利于發揮建筑綜合性能

優化建筑結構設計方法，不僅能夠減少建筑結構設計資金投入，還能將建筑結構單元進行有效整合，確保建筑質量，為建筑安全使用提供有效基礎條件，增加建筑安全性和實用性，提升建筑經濟效用，使得建筑設計有著更強的適用性，提升建筑綜合性能[1]。與此同時，對原有設計方案進行仔細研究和分析，促進房屋結構設計不斷優化，及時適應時代發展要求，確保房屋結構更加安全合理，為人類居住提供便捷。

1.2 有利于對工程造價實現有效控制

設計人員在進行建筑結構設計過程中，不但要考慮到建筑質量、安全，而且要考慮設計是否科學合理，符合大眾審美要求。綜合考慮以上因素，將設計方案進行仔細分析，及時改變設計觀念，運用先進設計技術，促進材料高效使用同時，節省人力資源，促進施工設備搭配的合理性和有效性，控制和管理好工程造價。尤其是要不斷總結經驗，分析相關建筑行業信息數據，對結構進行有效研究，從而實現工程造價的有效控制，提升企業經濟效益[2]。

2 建筑結構設計優化方法原則

在優化結構設計方法時，一方面，要充分考慮開發商經濟利益，將建筑項目資源進行最優分配，降低開發商投入成本，提升資源利用率，促進資源合理分配。另一方面，設計方案要符合大眾和企業需求，不但要滿足人們生活正常需求，確保基礎功能，而且還要為居住人員提供舒適和便捷。所以，在結構優化設計時，要將環保安全放在首位，使房屋結構設計符合社會和企業要求，為人民服務。除此之外，還要進行設計創新，對設計思路和方法進行及時更新和改變，總結經驗教訓，適當引入新技術、新方法，提升設計總體水平，發揮建筑設計最大效用[3]。

3 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

3.1 優化建筑地基結構設計

地基作為建筑的核心結構，對建筑整體安全有著重要作用和意義，因此，在結構設計中，要重視地基設計，將其作為重點部分加以優化，為后續建筑結構設計提供有效基礎條件。由于不同建筑物在使用功能和整體規劃上會有所不同，針對地基結構的優化設計就需因地制宜、因勢利導，根據相關建筑特點，對地形等信息數據進行準確測量，為建筑提供穩定基礎。同時，還要將美學價值、成本造價和人文情懷融入其中，設計出最佳的施工方案。優化樁基礎時，有兩種方法，分別是預制柱和灌注樁。通常情況下，灌注樁質量不好控制，在實際操作中，具有復雜性和多樣性，加上施工時間相對來說比較長，符合正常沉降標準條件下，施工時要盡量選用預制樁。隨著樁基進一步深入，預制樁身會受到土壤作用，使得摩擦力逐漸增大，所以，在預制樁長度選擇中，就要選擇較長預制樁[4]。

3.2 強化房屋建筑和建筑結構協調性

在房屋建筑結構設計過程中，要重視整體平面和建筑結構的有效協調，使得兩者達到完美配合，從而實現結構合理和造型美觀的目的。設計墻和建筑柱時，要充分考慮房建平面整體功能，所有房間進深與開間要保持一致，建筑結構設計要注重簡潔性，尤其是柱子和墻不能出現任何錯位現象，保證截面與層高面積相同，避免出現過大差異。對電梯和樓體進行設計時，要將應力集中在轉角區域。在進行承重構架制作時，要運用高強建材，達到降低自重的最終目的。在進行非承重構架制作時，要運用質輕建材，保證房屋整體建筑布局，確保質心交疊、剛心和中心符合標準，避免發生各種扭轉，對建筑質量造成嚴重影響[5-7]。

3.3 優化柱箍筋和框架梁間距

在建筑物結構設計時，要將柱箍筋和框架梁間距控制在合理范圍內，因為這樣才能確保工程質量符合國家標準，增強承載能力，提升人防等級和抗震等級。與此同時，設計人員應該根據建筑需求，綜合考慮地面粗糙度、基本風壓與雪壓、建筑材料質量等，確保建筑結構類型符合整體設計需要。如抗浮與防水設計中，水位、施工質量和材料性能、混凝土結構以及地基液化等方面，都需要進行合理把握和控制，從而為柱箍筋和框架梁間距設計優化奠定基礎[8]。

3.4 優化概念設計

針對同一建筑方案，在結構設計和技術上會存在很多差異，尤其是建筑物結構布置設計確定同時，就算載荷情況相同，其分析方法、荷載取值、材料以及設計參數也會有所不同，甚至不唯一，對細節進行處理時會產生各種各樣的情況。以上這些問題單純依靠計算機技術難以得到有效解決，還需要設計人員進行準確合理判斷[9]。要想實現設計判斷的合理性，就需要設計人員根據設計相關規律，根據自身多年工作經驗進行試驗，也就是人們所說的概念設計。概念設計來源于設計人員在不同備選方案選擇上，對設計中的不確定因素進行有效分析和研究，其中表現最為明顯的就是地震。要想有效解決這一問題，就需要采取相關措施，提升建筑物抗震性能，規避自然風險。如確保剛度對稱和均勻，一定程度上可以減少地震對建筑結構的破壞；保證延性設計，能夠避免建筑結構受地震作用產生脆弱性破壞；實現多道設防，在地震嚴重情況下，可以使得次要構件先產生破壞，將部分地震能量進行消耗。概念設計可以有效將不同類型抗震設防相關理念應用其中，為設計提供有效指導。

3.5 優化節能指標和設計規范

一般情況下，房屋建筑結構主要分為三部分，一是短肢剪力墻；二是框架；三是剪力墻和框架相結合結構。其中，框架結構雖說在材料選擇上沒有太多數量，但是抗震效應卻是最好的。柱截面最多的就是選用短肢剪力墻這種結構，此類方法對建筑物內部家具選擇和布局有著一定影響。剪力墻和框架相結合這種方式，不但有著較強適應性與抗震效果，而且還不會對室內布局產生任何影響。由此可見，進行建筑結構設計時，要根據建筑實際情況，結合成本以及各項因素，綜合考慮其優點和缺點，找出最佳方法，從而優化建筑設計。另外，設計人員還要根據設計相關要求和規范，及時掌握設計條例，根據設計結構，將設計方案進行合理規范，及時改變不足，適當取舍，從而提升設計水平。

4 結語

要想促進建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的有效應用，設計人員就需要根據實際情況，實事求是，對具體問題具體分析，完善和優化設計結構，促進房屋結構設計安全使用，從而提升設計水平和設計質量，降低施工成本，提升企業經濟效益和社會效益，推進企業進一步穩定發展，促進建筑行業走向可持續發展道路，為經濟社會發展提供源源不斷動力支持，促進社會主義現代化建設。