房屋建筑結構設計優化措施

蘇培洪

（潮州市建筑設計院，廣東潮州 521000）

在建筑結構設計階段，必須秉持設計優化的理念，才能確保工作的順利進行，既可以確保房屋具備高質量，還能切實提升房屋安全性與美觀度。為了優化結構設計階段，達到提升建筑結構質量水平的目的，必須切實分析設計狀況，采取安全、先進的技術，為優化升級設計工作提供幫助。

1 房屋建筑結構設計優化的含義及重要性

房屋建筑結構設計優化工作內容較多，較為繁雜，影響因素多，需要綜合考慮。為實現優化結構設計的目的，既要綜合考慮施工材料的價格、性能、安全性，還必須站在宏觀的角度考慮建筑空間如何安排，確保設計的空間既美觀又具有功能性，綜合上述內容及建筑結構的優勢，結合具體設計要求開展設計工作。此外，房建結構設計優化還必須制定目標，明確結構的具體功能和使用目的，細分設計工作的內容，循序漸進地開展優化工作，保障最后得出的優化方案切實可行、性價比高，設計出的結構安全、美觀。

房建結構設計優化工作的優勢：

（1）房建結構設計工作內容繁雜，與建筑行業的許多知識相關，其優化工作也與許多學科存在聯系，具有較強的關聯性。

（2）優化后的房屋結構設計方案相較于優化前，在美觀性、安全性、功能性等方面都具有較大優勢，經過優化的房屋建筑的質量大幅度提升，實用性更強。

（3）經過優化的結構設計方案具有便于管理和便于施工的特點，規范的施工以及系統化的現場管理可以大幅度提升施工安全性和工程質量，還可以加快施工進度，有效減少施工成本。

（4）新穎的結構設計方案可以推動建筑行業走向多元化，滿足人們的居住需求，提升人們的居住質量。

2 房屋建筑結構設計中的優化措施

2.1 優化主體結構

設計師開展設計工作時，應將重點放在提升結構安全性和實用性上，通過持續優化設計達到提升結構承載能力的目的，還可以在一定程度上提升建筑質量。在環境條件欠佳的情況下，依然能夠確保安全，盡可能降低建筑結構受外界不良條件影響的程度，防止沉降、傾斜、坍塌破損等情況發生。剪力墻結構建筑穩定程度與建筑剪力墻布置存在關聯，設計師可以由此入手，開展針對剪力墻的優化設計工作，促使建筑剛性中心與質心重合。

減少剪力墻數量、增大剪力墻長度是常用的剪力墻優化措施，該措施通過對剪力墻的優化，提升了建筑結構的安全性與穩定性。通常情況下，在優化剪力墻設計時會加大鋼材的使用量，在一定程度上提升了建筑成本。因此，未來一段時間建筑結構的優化方向應為在確保建筑結構穩定性和安全性的同時，適當降低材料成本造價、節約用料。

2.2 優化上部結構

相關學者經過研究得出，建筑的上部結構較比其他部分結構更易受到剪切力的干擾，穩定性大幅度下降。優化設計必須提出科學性更強的設計方案，盡可能使上部結構的幾何中心位于正上方的中心位置，確保建筑安全[1]。

剪力墻的具體設計需要結合房屋建筑實際情況開展，在確保滿足設計需求的同時，科學地設計剪力墻數量、尺寸等各項數據，充分利用建筑原料，加大墻肢長度，減少墻肢數量。另外，建筑物周邊環境也會影響其質量與穩定性，所以進行設計前，相關人員應去往施工地點進行實地考察，避免方案與現實情況不符，不能投入實際應用。

2.3 優化地下室結構

地下室是高層建筑的重要組成部分，從資金支出的角度分析，地下室結構成本占結構總成本的比重較大，如果能夠提出有效措施優化地下室結構設計，對于控制項目成本支出具有促進作用。

（1）設計師應在滿足設計需要的前提下，合理減小地下室層高，節約材料，達到控制成本支出的目的，還能夠減小施工階段土方的開挖量，節約施工時間，降低維護成本。

（2）在地下水源豐沛的地段建設時，必須考慮浮力對建筑建設的影響，如果可以降低地下室的層高，則可以減少抗拔樁數量，減少底板配筋的使用量。

（3）在開展地下室結構設計工作時，應注意地下水的浮力、土壤重力轉化的壓力都會對結構建造產生一定影響，底板與側墻所承受的壓力遠高于地面，因此鋼筋等材料的用量多于地上部分的用量，設計階段應細致分析結構每個部分的受力情況，根據操作流程完成用料計算，受力較少的結構部分可以選取通用鋼筋建造，受力較大的結構部分可以采用局部附加的措施進行建造。

2.4 優化結構與排水的關系

在房屋建筑給排水系統施工時需要用到許多設備，也需要大型機械的參與，在施工時應確保設備有足夠的能力承擔高強荷載，所以應當把水泵放置在地下室。排水系統設備的荷載能力強、荷載強度大，房屋結構與功能越復雜，需要建造的排水系統就越復雜。

給排水系統管道具有粗細程度不一致、長度多樣等特點，要求設計師應在宏觀的角度進行設計，精確計算每個位置所需鋪設管道的尺寸和長度。除此之外，為確保結構的穩定性，應盡可能防止管線從梁柱之間穿過的現象發生，若管道必須穿過承重墻，應結合實際情況開展對承重墻的加固計算，保證墻體的穩定性。

3 房建結構優化在結構設計中的應用

3.1 工程簡述

某建筑工程占地面積約55 000 m2，為多層多功能建筑。房屋建筑結構采用鋼筋混凝土框架結構，樓蓋梁為井字梁。該房建工程占地面積廣，建筑使用情況較為復雜，房建結構設計優化的工作難度較大，為了確保優化工作順利開展，設計師應結合當地施工水平，綜合考慮用戶需求，開展設計方案的優化工作，確保建筑安全、美觀。

3.2 提升建筑結構設計的合理性

在優化建筑結構設計時，設計師應當選擇合適的建筑結構，以其為基礎構建科學的優化模型，再具體分析模型特點，開展對原有設計方案的改進優化工作。例如，該房建工程中，結構設計人員必須根據實際情況確定相關參數值與約束數值，確保建造的結構足夠穩定堅固，避免安全事故的發生。針對變化性較弱的局部因素，設計師可以使用預定參數的辦法，降低施工成本[2-3]。

另外，結構設計人員還應合理建立優化目標函數，結合建筑使用需求，利用電子設備準確計算各原料的使用量，節約結構成本，提升設計方案優化效果。為提高施工效率、更好地落實房屋建筑結構的施工方案，設計師必須了解該建筑的結構體系約束因素，并開展約束因素的比較與研究工作，確保各約束因素與房建工程設計優化相適宜。

通過建立科學的建筑結構優化模型，可以在極大程度上幫助設計人員了解與掌握房屋結構特性，幫助其揚長避短，確保經過優化的方案更具可行性。該房建工程的占地面積較大，施工內容繁雜，工期長且成本高，在某種程度上對結構設計方案優化產生了一定影響。因此，設計師需要持續更新設計理念，汲取先進設計知識，與時俱進，充分了解房建結構優化模型的特點，獲得最佳的設計方案優化效果[4-5]。

房建結構優化模型如圖1所示。

圖1 房建結構優化模型

3.3 優化建筑結構平面布置

建筑結構平面布置是設計工作的重要內容之一，設計時應根據實際建設情況對結構平面布置開展相應的優化工作，借助計算機等設備準確計算該建筑結構的剛重比。經反復調整計算可知，該房建工程X方向的剛重比為3.15%，縱向剛重比為2.88%，橫向剪重比為2.68%，縱向剪重比為2.58%，橫向的質量系數為98.3%，縱向的質量系數為99.73%。

房屋建筑結構混凝土材料用量如表1所示。

表1 房屋建設混凝土用量表 單位：kg

4 結語

綜上所述，通過建設科學的結構優化模型，優化房建結構平面布置，可以達到提升設計合理性和建筑實用性的目的，有效節約建筑材料，降低建設成本。要求設計師必須不斷學習具有創新性和先進性的相關知識，提升自身專業水平和技能熟練度，優化方案設計，提升建筑質量和效率，推動建筑行業的穩定發展。