淺論建筑結構設計優化方法在居住性結構設計中應用

陶愷

摘要：隨著經濟的發展和全面建成小康社會的實現，人們對住房的要求越來越高，不僅要求安全實用，還要求舒適美觀。在這種形勢下，建筑結構優化設計應運而生，并在房屋施工中發揮著越來越大的作用。本文首先論述了對建筑結構進行優化設計的重要性，既保障經濟效益，符合行業要求;然后從安全、美觀、經濟三方面分別分析了優化方法的特征;接下來結合實際闡明了優化設計的五個主要工作內容，最后結合實際提出了可行的發展建議。本文為建筑結構設計優化方法的發展提供了理論參考。

關鍵詞：居住性結構;建筑結構設計;優化方法

引言：自我國實行改革開放以來，人民生活水平顯著提高，基本溫飽得到滿足后，人們開始追求更高質量的物質和精神生活，我國也在致力于全面小康社會的建設。人們對住房的要求也有了很大變化，原本房屋只是一個可以居住的建筑，安全即可，而現在不但要求安全，還要求樣式美觀，環境優雅。在這種形勢下，為了既滿足人們的期望，又不會給整體施工帶來較大的麻煩，就需要對建筑結構進行適當的優化設計。當前，建筑結構優化設計已經發展成為一門完善的學科，受重視程度逐年提高。

一、優化建筑結構設計的重要性

（一）保障建筑企業的經濟效益

經過歷年來對傳統房屋設計與結構優化設計的比較研究，以及對建筑設計經濟指標的分析，發現科學性、規范性的建筑結構優化設計方案可以使結構內部中每個部分都得到合理協調，并且充分利用建筑資源，最大限度地減少建筑材料的消耗及其浪費問題，可以減少成本，提高企業的經濟效益。

（二）符合當今建筑行業的要求

隨著時代的發展和人民生活水平的提高，人們對物質文化的需求越來越高，其中對建筑結構的要求更是逐年提升，不再只要求能遮風擋雨，還要求結構設計方面在美觀的同時還要能充分利用房屋的每一處角落。結構優化設計可以在保證經濟性的同時，合理分配每一寸空間，實現空間利用最大化，同時還能夠使建筑呈現多元化特點。進行結構優化設計，可同時滿足人們對美觀性和實用性提出的要求。

二、建筑結構設計優化方法特征分析

（一）安全性

對建筑來說最基本的一項要求就是安全。安全性得不到保障，會給建筑物的使用帶來隱患，嚴重威脅人們的財產安全和生命安全。因此，設計者在對房屋進行結構設計時，必須把安全放在第一位，在保證安全的基礎上，再考慮下一步的優化調整，萬不可一味追求美觀，而弱化安全性能的設計。例如在進行設計時，不應設計太多復雜的結構，結構越復雜，施工難度越大，并且由于受力復雜，可能對結構的穩定性產生不良影響，威脅到施工者和居民的人身安全。

（二）美觀度

在保證安全性之后，下一步要考慮建筑物結構的美觀程度。當前人們對住房的要求已不僅僅是能夠遮風擋雨，還要具有一定的觀賞性，結構要美觀，環境要宜人。在進行設計時，設計者不但要遵從大眾審美，還要兼顧少數人對美的要求，并適度融入一些時尚元素和地域文化，基于原有結構進行適度創新，使新的元素與房屋本身的結構美感融為一體，建造既有美感，又能體現創新性的現代化房屋。

（三）經濟實用性

建筑施工過程中，開發商必須考慮施工成本，盡可能節省施工開支，進而降低售價，更容易賣出。因此在進行結構設計和優化時，必須將建筑成本考慮在內，并不是說建筑材料越貴越好，施工設備越先進越好，而是要綜合考慮前期投入與后期收入的比例關系。例如，設計者應結合不同人群的經濟條件來確定，最終設計方案，而大多數人往往經濟條件一般，所以在設計過程中，不能一味追求高調奢華，應以簡約大氣為主，在確保安全性的前提下，盡量選用價格便宜的材料，以此來節約建造成本，并可適當降低售價，方可吸引多數人民購買。

三、建筑結構設計優化的主要內容

（一）建筑整體和局部的優化

為了讓房屋整體空間得到合理且充分的利用，必須從整體結構和局部結構兩方面進行優化。比如，在對房屋結構進行整體結構設計和優化時，主要應考慮其受力情況和承載能力，確保房屋安全性;而在進行局部結構設計和優化時，則需要從布局是否合理、結構復雜程度以及選材經濟性等多方面進行考慮，這樣才能夠滿足人們對房屋多重性能的要求。

（二）建筑上部結構的優化

上部結構的優化，最主要的就是要確保剪力墻均勻受力，為了保證安全性，同時又節省建筑材料，擴大使用面積，可以減少墻肢的數量，增加剪力墻的長度，這樣既滿足安全性要求，又滿足美觀性和經濟性要求。同時，剪力墻底部的優化設計同樣十分重要，必須確保墻底的加強段具有足夠的高度，以提高其抗震能力。此外，為了保證建筑整體的剛度和強度，必須要使建筑的剛度中心和幾何中心位于同一位置，最終保證建筑的建設質量和使用安全。

（三）地下結構的優化

地下部分的結構設計是房屋建筑結構設計的重要組成部分，在房屋的使用過程中發揮著重要作用。為了帶給人們更為舒適的居住感受，做好地下結構的優化設計非常重要。進行地下結構設計時，應盡量合理布置地下室柱網跨度和主次梁的布置方式，可以將上部結構的嵌固部位埋入地下室頂板中，這樣可以使地下室空間得以擴大，有利于人們對地下室的空間利用，還可以通過降低地下室層高的方式進行多層地下室的結構設計，使地下室層級和面積增加，增強其使用性能。

（四）抗震結構的優化

為了使房屋建筑使用質量得到提升，并有效避免地震等災害對建筑產生嚴重影響，做好抗震設計是結構優化不可忽視的重點。抗震結構優化設計過程中，應盡量采用對稱設計，如果房屋建筑結構為不對稱設計，則需要保持建筑結構平面布置的剛心和質心重合。另外，需要設置多道抗震防線，例如，采用“強柱弱梁”延性框架結構，在水平地震波的作用下，梁結構先于柱結構屈服，因此，可以利用梁的變形消耗地震對建筑結構產生的作用力，使框架柱作為保證結構穩定性的第二道防線繼續發揮對結構的支撐作用，從而提高整體建筑結構的抗震性能。

（五）排水管道的結構優化

房屋建筑結構設計過程中還需要對排水管道系統予以優化設計，考慮排水管道為房屋結構的重要組成部分，加之其復雜程度較高，需要從實際應用入手做好排水管道系統的優化。尤其很多管道為穿墻管道，需要在結構設計中做好預埋空間的預留，在空間設計過程中要注意避免管道碰撞，并做好預埋空洞標記，這樣可以在結構施工過程中避免操作失誤。如果排水管道穿越承重墻，還需要做好承重墻的加固，避免管道施工對建筑工程質量的影響。

四、結束語

結構優化設計行業應不斷創新理念，與時代形勢相結合，在滿足人們需求的同時，順應社會發展趨勢。建筑結構優化設計應符合綠色發展理念，確保在建筑施工過程中，保持低碳，清潔，高效，節約資源，保護環境。房屋建筑不應破壞原有地勢結構，而應順應自然，在不同地段實施不同的優化方案，借助自然的力量，滿足人們日益增長的需求。

參考文獻

[1]滿斌.淺論建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].居舍，2018（04）：81.

[2]張凱月.建筑結構優化設計方法在房屋結構設計中的應用[J].工程建設與設計，2020（16）：37-38.

[3]胡歡歡.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用[J].居舍，2020（12）：81+104.

大慶市規劃建筑設計研究院