建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

龚瑶

【摘 要】建筑结构设计的优化主要是针对在房屋设计的过程中所需要考虑的各个因素，能够使房屋建筑设计中的各个因素如经济、实用、美观、造价等方面得到很好地协调，使房屋中各个细部的设计都能满足人们生活的需求，同时让各个层面的设计都以方便于人、服务于人为目的，实现最大化的实用特点。在满足人们生活需求的同时也要把经济和造价的因素考虑进去，合理进行建筑的造价设计，实现低价打造高质量建筑的要求。本文主要对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行研究分析。

【关键词】建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计；有效应用

一、建筑结构优化方法的作用

房屋的结构优化就是在确保建筑质量和安全的前提和基础下，周密仔细地分析设计方案中的每个细节，并采用高超的技术与设计理念，控制工程造价。根据数据显示，房屋结构进行优化过后与没有进行设计优化相比较，投资经费能够缩减8%至22%之间不等，但是在实际操作的过程中，因为有很多的约束性因素，所以在实施的时候，会面临很多的困难，从而不能够完全的发挥建筑结构优化方法的优越性。与之前的建筑结构设计相比较，进行房屋建筑结构优化设计，能够把建材的性能与机械设备的性能都充分的发挥出来。进行房屋优化设计之后，工程造价的资金投入也会有效的降低，使企业获得更高的经济效益，除此之外，优化房屋结构设计之后，可以把房屋结构中的各个单元有机结合，提高了房屋的建筑质量，对人们的居住环境也给予了重要的保障。因此，优化房屋的结构设计，是房屋结构具有好的实用性和经济性的重要途径。

二、建筑结构优化步骤

在房屋结构设计中，建筑结构优化方法的应用有四个基本步骤。

1、创建一个建筑结构优化模型。在这个优化模型中，首先要科学的、合理的选择设计的变量，将影响建筑结构本身的主要参数设置为变量。其次是结合建筑情况，确定与之相对应的目标函数。再者是科学地确定与优化设计相关联的约束条件。2、科学选定优化设计的相关方案。3、依据可靠度设计应用程序。4、全面分析相关问题，选择好的方案。

三、建筑结构设计优化方法的应用

（一）根据房屋建筑的特征进行优化

在设计上，建筑都具备复杂性和层次性的特征，尤其是超高层建筑。层次性涵盖着建筑设计和安装等几个体系结构，在每一个单独的体系中都含有很多的下属体系，设计者在设计房屋时，要适应性的优化每一个下属体系，将房屋横向性的联系打破，进行相互叠加的工程；建筑的复杂性，主要是挑选建筑使用的材料和零部件。因此要想实现全面的设计优化，要从整体进入。

（二）优化下部结构基础

在建筑中有两种桩基础，一种是灌注桩，另一种是预制桩。因为在施工的时候，灌注桩的质量较难掌握，操作起来也比较麻烦，施工进度较慢，所以在沉降满足条件的情况下，可以加入预制桩的施工，从而缩减程序。但是设计人员也应考虑到，预制桩在深入的过程中可能会产生断桩，所以下部结构的优化需协调好施工现场的环境、土质条件、材料造价等因素。

（三）协调建筑优化与结构优化

为了能够更好的实现建筑本身的美观与建筑结构之间的最优效果，在结构的设计上，要保证建筑的整体平面与整体结构紧密的结合起来。要保证建筑结构简单整洁，墙体和支柱不出现错位，截面的面积与高度要一致。设计楼梯时要考虑转角区域，因为转角区域受到的力比较多，所以要选择要强度比较高的建筑材料，来缓解自身重量。整体上要使重、质、刚三心正确叠加，不要出现扭转的情形。

（四）对主体上部结构进行系统优化

就如同剪力墙结构在构建与建筑主体上部结构设计相对应的模型时，系统的优化建筑体上部结构，合理地设置剪力墙是整个过程的第一步，保证剪力墙有均匀的整体质量，使平面刚度的中心点，与整体结构重心重叠，从而来更好的减少风力或者是地震对剪力墙的破坏。

在设计剪力墙结构时，如果条件允许，可将墙肢长度拉长，这样就能缩减墙肢数量，还能够在与标准相符的同时，减少对混凝土的使用，节约建筑成本。剪力墙里有一些暗柱，这些暗柱都是使用一般性材料建造成的，如果我们可以采用较大的剪力墙，这样就可以相应的减少适用钢筋的数量，节约相对应的建筑成本。但是如果建筑本身不具有这种条件，而且要求较高的抗震抗压效果，就不可以采用太大的剪力墙。

（五）优化建筑的使用年限。工程在使用年限内，对建筑的每一个阶段，都需要详细的做出与之相对应的方案优化，在设计房屋的结构时，设计者必须要仔细观察了解到每个阶段所具有的特点，根据实际建筑的一些情况，来选用建筑优化方式，从而对建筑的整体使用年限进行優化，这样在保证建筑的质量的同时，也能提高建筑企业的利益收入。

（六）对细部结构进行优化。在没有具体的数值进行考核量化的时候，我们可以采用概念设计结合细部结构设计优化。比如说，在对地震的强烈程度设置防护的时候，由于它具有的一定的不确定性，所以我们可能没有办法找到与之相对应的计算公式，在这种情况下进行设计优化时，我们可以运用概念设计这种方法，将相应的数值查找出来，根据数值量化考核，形成一种参考模式，辅助进行细部结构优化，与此同时，相关的结构设计人员在设计时，一定要合理的、灵活的运用建筑结构优化的方法，从而获得做好的效果。

在进行设计的时候，一定要对细部结构进行相对应的优化，比如说，现浇的混凝土异形的板料，它的拐弯处会比较容易出现裂缝，我们可以把它简化成矩形板，然后在合理的选择钢筋，在满足细部结构的基本要求条件下，做到既安全又经济的目的。

（七）结构与建筑、排水的优化设计。房屋结构不仅仅涉及到结构问题，它与房屋的整体建筑和内部的排水设施具有紧密的联系。在具体设计过程中，一定要尽量保证其与整体平面的协调配合，打造精美的外在形态，科学设置结构样式。在对建筑柱及墙进行布设的时候，还要使其功能与房屋建造功能保持一致，简单的设置建筑系统，避免出现墙柱错位现象，并控制好房屋的建材资源使用量，减轻电梯自重，避免出现扭转情况。

排水功能是房屋建筑的重要项目之一，尤其在具体施工中会涉及到大量的机械设施，且其负载强度更大，给排水管道类型较多，粗细不同。因此，在设计过程中一定要对其进行严格判断，尽可能的保证水泵房位于地下室区域中，使预留孔大小尺寸符合预埋要求。在此基础上，还要减少水平方向出现管线贯穿柱、梁等结构的可能性，使结构布置与管网系统更加协调。

四、结语

在房屋结构设计中，建筑结构设计优化的方法是相当重要的，因为科学的、正确的采取一个合理有效的房屋结构设计方案，不仅能够达到与之相对应的技术方面的要求，还能有效地缩减经济方面的损耗。现今建筑结构设计优化已经在房屋结构中的诸多方面得到了应用，我们通过对房屋建筑的局部性与整体性、下部结构基础、建筑主体上部结构、建筑的寿命与阶段性、细部结构等处进行了优化，以及保持建筑优化与结构优化相协调，这些都是为了能够把建筑设计优化应用到房屋建筑设计当中，在满足人们的需求的同时也缩减了建筑成本，使建筑企业更好地发展。

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