房屋建筑結構優化設計探析

安利軍

（中外建工程設計與顧問有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

在實際開展房屋建筑工程項目建設過程中，做好結構優化設計工作的重要性不言而喻，若針對房屋建筑結構的設計發生偏差，那么一定會對最終房屋建筑的整體性與應用效果產生不利影響。近年來，我國的建筑行業呈現出了良好的發展態勢，在這樣的背景下，建筑結構的復雜性也得到了進一步提高，建筑結構設計難度也因此逐漸加大，很有可能會引起相應的設計偏差，不利于保障建筑項目建設質量。所以，針對現階段的房屋建筑結構設計不足進行深入探索，在此基礎上提出房屋建筑結構優化設計策略，具有非常重要的現實意義。

1 房屋建筑結構設計的原則

1.1 “強剪弱彎”原則

現代化房屋建筑對于鋼筋混凝土框架結構的使用較為廣泛，在實際開展房屋建筑結構設計過程中，結構的穩定性是需要考慮的核心要素，建筑結構穩定性與建筑結構中梁、柱的承重以及抗震能力等要素之間存在著密不可分的聯系，尤其是柱子，其在承接建筑結構安全方面發揮著不容小覷的作用，如果其受到破壞，那么很有可能會造成房屋建筑的倒塌[1]，引發嚴重后果。針對彎曲破壞與剪切破壞而言，其是柱子較為常見的兩種破壞形式，通常由地震作用引起。柱子受到彎曲破壞很有可能會引起非線性變形，導致柱子強度與剛度大大降低，此種形式的破壞具有預兆性。而剪切性破壞不具備預兆性，由于柱子剛度與強度的嚴重退化，會使得柱子發生瞬間性破壞，產生嚴重危害。

因此在實踐工作中，應該對建筑結構抗震設計給予足夠重視，要想提高建筑結構延性，實現結構脆性破壞問題的有效規避，就一定要保證房屋建筑抗剪抗彎設計效果，堅持“強剪弱彎”原則。采用提高房屋建筑結構構件延展性方式保證其抗剪承載力。

1.2 內外環境協調原則

設計人員實際所開展的房屋建筑結構設計應該注重建筑體系內外的整體性，在進行框架結構設計過程中不僅應該圍繞建筑自身結構相關因素進行綜合性考慮，同樣應注重周圍環境因素有對建筑結構影響的分析，在此基礎上開展合理化設計，提高建筑結構內部與外部環境的協調性。并且，還應該注重對細節內容的把控，包括建筑防水、防熱以及節能燈，合理配置相應設備，對施工點進行科學性規劃，提高施工的安全性以及便捷性。

2 現階段房屋建筑結構設計的不足

2.1 設計方案缺乏合理性

與傳統建筑相比，現代房屋建筑在規模以及空間跨度等方面都出現了較為明顯的變化。與此同時，社會經濟的高速發展大幅提高了人們的生活質量，人們對房屋建筑提出了新的要求，使房屋建筑結構、功能、材料使用等方面都出現了相應的變化，在這樣的情況下，保證房屋建筑結構化設計方案的科學性與合理性是非常有必要的。就現階段總體情況來看，當前的房屋建筑設計方案通常缺乏足夠的合理性，具體體現在設計深度難以滿足實際需求。比如，在設計過程中并未結合建筑材料市場價格、承接單位資金以及項目建設效益等方面做出綜合性考慮，導致最終的設計方案和具體情況之間存在差異，不利于保障最終的建筑質量。

2.2 缺乏對設計細節的全面考慮

實際所開展的房屋建筑結構設計包含了分包項目技術控制、建筑構造措施設計以及施工通病防范等多項內容，然而在實踐工作中通常會出現設計細節考慮不全面等問題，未實現設計與實際之間的有效聯系，使得最終的設計圖完成效果難以達到預期，很有可能會導致工期延誤以及其他一些嚴重的施工錯誤。隨著建筑行業的發展，房屋建筑模式也逐漸多樣化，一定程度豐富了結構構件類型，尤其是構件橫截面多樣化一定程度增加了施工難度。并且，建筑結構形式的變化也很大程度增加了構件的設計中的計算量。在這樣的情況下，若設計人員未展開施工調研，從而未結合具體施工狀況做出充分考慮，那么有可能會對施工的正常進行造成限制。

2.3 地基與基礎設計缺乏科學性

近些年來高層建筑獲得了前所未有的發展，目前在建筑行業中占據較高地位。針對高層建筑而言，其地基與接觸會對建筑整體的穩定性與安全性產生直接性影響，然而就目前來看，在設計過程中仍然存在以下4個方面問題：①設計中未圍繞地下水對底部地基穩定性的影響方面進行綜合性考慮。②針對自然地基的設計缺乏合理性，當前階段的地基主要以混凝土地基為主，而大型邊坡振動因素會對混凝土基礎質量以及結構產生較為深遠影響，這便會大大降低地基的穩定性。③地基類型的選擇缺乏合理性，很有可能會引起建筑物出現不均勻沉降問題[2]。④地下室板樓鋼筋的設計缺乏合理性，同樣會導致地下室底板結構的穩定性不能夠達到預期，此種情況的出現便很有可能會導致高層建筑物出現不均勻沉降。

3 房屋建筑結構優化設計的建議

3.1 構建科學模型，實現建筑結構優化

模型構建是保證房屋建筑結構優化設計效果的一個重要前提，因此要想保證模型構建的科學性，需要由專業人員開展房屋建筑結構模型構建工作。在實際開展此環節工作過程中，在變量選擇控制方面，應充分結合實際建筑狀況，結合多方面因素進行綜合性考慮，從而針對房屋建筑開展整體建模。房屋建筑結構設計方案的擬定方面，相關設計人員應充分明確容易對建筑設計產生影響的因素，以此來針對方案展開全面分析，在此基礎上進行建筑模型的構建，充分保障該模型的科學性。其中，工程參數作為非常重要的一項影響因素，在設計過程中應該進行充分考慮，設計人員應該對工程參數的控制給予足夠重視，確認模型數據目標，保證最終所構建的建筑模型能夠和設計之間相符，實現對設計偏差問題的有效控制。此外，設計人員在實際開展房屋建筑模型構建過程中，應保證所使用設計函數的科學性，在不對建筑安全性產生影響的基礎上，選用相應的設計函數來實現房屋建筑成本的有效控制，從而為企業效益提供有效保障。為了保證建筑結構設計合理性，相關設計人員還應該深入進行建筑結構整體、房屋尺寸等相關要素的分析工作，將此作為基礎開展有針對性的設計，充分提高建筑的安全性和穩固性[3]。

在開展建筑地下室結構設計過程中，應該保證建筑地下面積使用的合理性，對空間進行合理分配，設計多個方案，包括單層地下室方案以及多層地下室方案等，在此基礎上對各方案展開對比分析。除此之外，設計人員還應該在地下室建筑成本的控制方面給予足夠重視，在開展模型構建過程中，應該對土方運輸以及開挖成本進行綜合性考慮，實現水壓力影響的有效控制。使標高能夠控制在標準范圍內，有利于保證底板和抗拔板設計效果。實踐工作中，設計人員還應該保證層高設計的合理性，在滿足使用凈高的前提下，做好層高的控制工作。合理減小層高除了可以有效減小豎向構件體積長度之外，還可以實現外裝以及建設成本的節約，設計方案是模型構建過程中非常重要的一項要素，保證其設計的全面性同樣是實現房屋結構優化過程中的重要環節。對此，針對方案進行深入研究是非常有必要的，設計人員需要對現有方案展開全面分析，確認其中的不足，在此基礎上開展方案設計的優化，最終構建合理完善的建筑模型。此過程中分析的重點內容主要有環境因素、經濟成本以及內部結構等，在具體工作中實現各方面影響因素的統籌規劃，從而充分保障所構建模型與實際相符。

地基和框架建設是房屋建筑模型中非常具有基礎性的內容，保證此環節設計的科學性與合理性，有利于進一步提高房屋建筑結構的安全性。此方面設計中，地基結構設計是非常重要的一項設計內容，地基在房屋建筑承載方面所發揮作用不容小覷，地基穩固性會對建筑整體質量產生深遠影響，因此在實際開展地基設計過程中，設計人員要想保證地基穩定性，應深入現場開展調研，通過了解現場具體情況，并展開深入分析，結合各方面影響因素進行綜合性考慮，實現風險問題的準確分析以及判斷，并落實相應的防護手段。框架結構主要能夠劃分成橫向與縱向兩個方面，實際工作中應對這兩個方面質量進行嚴格把控。

在進行房屋模型構建過程中，應該積極堅持經濟性、安全性以及功能性原則。其中的經濟性具體來說就是對建筑施工成本進行合理控制，在進行建筑結構優化過程中應該圍繞相關影響因素做出綜合性分析，實現資金的合理分配，在保證房屋建筑質量的前提下，盡量提高建筑建設效益。安全性原則主要是房屋建筑模型的設計，應注重安全性方面的考慮，提高建筑結構整體安全性。功能性主要是現階段人員對房屋建筑便捷性方面提出了更高的要求，功能性涉及建筑的美觀性能和使用性能，強調建筑能夠帶給人們更好的視覺體驗和使用體驗。

3.2 合理使用計算，實現建筑結構優化

現代化房屋建筑結構具有較強復雜性，其中涉及較多的難以計算的數據，就需要依靠信息化計算程序的支持。因此，在實際使用程序進行數據處理過程中，應該保證所使用處理手段和程序的合理性，保證此過程中所使用的計算數據擁有足夠的時效性。為了保證數據計算和處理的有效性，設計人員應對信息化處理數據和計算數據方法有一個充分的了解與把握，在實踐工作中能夠多次進行數據的計算和演示，實現最終數據結果誤差情況的有效控制，為建筑結構優化設計的高效開展提供保障。除此之外，設計人員還在進行數據處理時，還應該充分明確數據所發生變化和數據結果方面存在的差異，針對各數據和結果開展全面的對比分析，在此基礎上選擇最佳數據，將該數據應用到建筑結構設計過程中。設計人員實際所開展的房屋設計優化工作，應充分明確建筑結構的特征，針對各種類型建筑結構開展的數據計算工作，應該選用更適宜的計算以及處理方法。對于房屋設計計算，設計人員應根據建筑實際情況，對各計算方法展開相應的對比，最終確認最適宜的計算模式，在此過程中還應該注重對計算成本的有效控制[4]。保證數據計算的合理性，提高建筑結構設計的標準性，使建筑結構使用效益能夠得到全面提升。近年來，我國的信息技術呈現出了良好的發展態勢，在這樣的背景下，信息技術在建筑結構設計中的融合程度也越來越高，在實踐設計中通過對信息化技術優勢的充分利用，推動了建筑行業的高速發展。在實際開展建筑結構優化設計過程中，合理使用相應的程序以及軟件，可以實現對相關參數的利用，明確影響建筑結構設計的相關因素，在此基礎上提高建筑材料優化設計效果。

3.3 提高抗震能力，實現建筑結構優化

在房屋建筑結構優化設計中，提高建筑結構的抗震能力同樣是其中應該重點考慮的一項內容。設計人員應該針對房屋建筑結構整體開展優化，注重其抗震能力的提高，保證其結構安全性能夠滿足實際需求。首先，設計人員應對房屋建筑結構抗震設計給予足夠重視。梁柱設計是影響建筑結構抗震性能的一個重要要素，若梁柱存在設計缺陷，那么其使用期間便有可能會出現變形，大大降低建筑安全性，容易引發相應的事故。因此，在開展房屋建筑結構抗震設計過程中，設計人員應該實現對抗震手段的合理有效應用，比如，在實踐工作中根據建筑特點，采用破壞機制等方法，提高建筑結構的抗震能力，保證房屋建筑結構整體抗震性能滿足實際要求。其次，針對非結構構件開展的設計，要求設計人員能夠針對市面上所有的非結構構件性能展開相應的分析對比，確認各非結構構件的質量和變形性能，從其中選擇質量能夠滿足建筑標準要求的構建，在此基礎上進行房屋建筑結構抗震設計的優化與完善。除此之外，針對房屋建筑主體結構開展的設計應該保證具有足夠的科學性與合理性。此方面設計的有效性，有利于大幅提高建筑的抗震性能，在實際開展設計過程中，應堅持結構豎向均勻性原則，選用單一化種類材料，提高建筑的簡潔性。為了進一步提高房屋建筑的抗震能力，還應該在建筑承重墻方面的設計給予足夠重視，在建筑結構內部空間中進行承重墻的均勻性分布，通過落實該舉措，在遇到地震災害的情況下，承重墻便能夠承擔建筑結構的一部分壓力，從而有效避免建筑墻體壓力集中于一側，有效避免房屋坍塌事故的發生[5]，從整體生提高房屋建筑結構的抗震性能。實踐工作中，設計人員可以對房屋建筑的抗震性能開展相應的模擬試驗，通過多次開展試驗，對其中所包含數據進行總結以及分析，明確其中的不足，在此基礎上及時展開相應的優化與完善。

4 結語

總而言之，保證房屋建筑結構設計優化效果，有利于更好地滿足現階段人們對建筑各方面提出的要求。因此，實踐工作中，設計人員應該從實際出發，結合多方面因素進行綜合性考慮，采用構建模型、信息化手段應用以及抗震性能優化等措施，在保證房屋建筑結構安全性的前提下，實現建筑功能豐富化，優化各方面資源的配置，實現成本的節約，以此來為建筑企業創造更為可觀的經濟效益，這對于推動房屋建筑行業的持續穩定發展來說意義重大。