房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用分析

王剑

【摘要】房屋建筑愈发商品化，对于投资人员而言，如何获取最大化经济利益已经成为其考量的重点。因此设计人员在建筑结构设计中，全面落实建筑结构设计优化方法，通过对多个设计方案进行对比，选出最佳的方案，确保建筑产品经济合理、可靠性高、安全性高，从而在很大程度上提升了建筑结构的整体性能。

【关键词】房屋结构设计；建筑结构；优化方法

建筑行业与过去相比产生了很大变化，以往人们对房屋结构的美化并不过分注重，随着时代的进步与发展，居民对建筑结构的美感要求非常高，建筑已经不单纯是作为住房而存在，而是一种艺术。现阶段，建筑行业的竞争非常激烈，在激烈的竞争环境中，投资者为了能够获取更好的经济效益，往往会提高房屋建筑的安全性、美观度，吸引业主的眼球。就房屋建筑而言，投入最多的部分就是结构投入，通过优化房屋结构，有利于提高住房质量与安全性，还可使项目投入资金减少，便于投资者获取更高的经济效益[1]。

一、 建筑结构设计优化概述

成功的建筑可以将审美、功能集合起来，实现两者的一体化，就建筑工程而言，结构设计是其中的重点内容，建筑结构的优化包含多个方面的内容，例如房屋基础结构的优化、周围护栏的优化、顶盖系统的优化等，建筑结构优化要求注重细节，根据房屋建筑工程的具体情况进行设计，满足居民需求，确定功能性符合要求后，可设置平面布置规模，缩小建筑刚度与质量中心差距。

（一） 模型的优化设计

在建筑结构优化中，对设计过程有明显影响的就是模型设计，模型设计可以反映建筑结构参数，提炼相关变量，对初步函数模型进行建立，制定合理的设计方案。要想建立建筑结构优化模型，首先需选择设计变量，针对无太大影响的变量，可将其作为预定参数，对建筑结构有较大影响的因素，可作为设计变量。其次，要利用函数表示建筑切面尺寸，还需表示涉及到的截面积，另外，要对设计条件进行约束，约束条件包括规划房屋尺寸、预应力参数、结构强度等，在规划约束条件时，需根据设计结构进行规划，且设计要符合房屋结构标准，确保约束条件与实际操作情况相符，取得最好的设计效果[2]。

（二） 实现计算方案的优化

在建筑结构中，要对设计方案进行优化，建筑结构优化涉及到的变量非常多，且其中包含复杂的数据，通常情况下，在计算方案规划过程中，一般将限制性问题转换为无限定性问题。

二、 建筑结构优化方法在房屋结构中的具体应用分析

在房屋结构中采用建筑结构优化方案，可使工程投資成本降低，除此之外，还能够优化配置房屋结构，将最大化社会效应、经济效益体现出来，一般情况下，建筑结构设计主要以房屋前期结构设计为依据，实现对建筑结构的优化处理。

（一） 建筑结构的前期设计

前期设计对房屋经济性的影响非常大，还可影响项目总投资资金。现阶段，从房屋结构设计上看，其中存在较多的问题，主要表现为在前期设计中，并未应用结构优化设计，在前期结构设计缺乏合理性、科学性，甚至可能对房屋结构设计产生不良影响。这就要求将建筑结构优化设计应用于前期设计中，为房屋设计提供可实践、合理的方案，提高前期设计合理性，有利于为建筑整体设计提供依据[3]。

（二） 建筑结构的基础设计

在结构设计中，建筑基础结构设计是关键内容，为了获取最优化的设计方案，首先就需要实现地基结构的优化。目前，建筑行业发展速度非常快，随着建筑产品具体形态、功能的不同，房屋地基设计也存在差异，从地基设计的具体情况上看，必须做好实地勘查工作，在优化结构的过程中，遵循控制施工成本的原则，如果在地基设计中，其基础部分为地桩，则要以其受力情况为依据，考察不同材质地桩，选取合理的设计方案。

（三） 建筑结构抗震优化

房屋结构抗震设计要根据具体参数完成，抗震设计具备很多不确定因素，预定设计与实际设计可能存在差异，这就需要对设计方案进行优化。以往采集的数据可以作为抗震设计的依据，在设计阶段，将建筑结构优化融入抗震设计中，获得最佳的设计方案[4]。除此之外，为了使宏观需求得以满足，还要对结构细节非常注重，合理选用现浇板，如果异形板易出现断裂，则在设计过程中，要将钢筋选择范围纳入抗震设计中，在成本基本不会增加的情况下，选用功能更强的材料。为了确保塑性要求满足条件，可以选用冷轧带肋式钢筋材料，当内部结构满足条件，钢筋材料的配置也符合要求后，可以提高建筑结构的安全性，同时还可以控制施工成本。

（四） 科学优化建筑主体

房屋建筑结构的设计要以模型为依据完成系统优化，其过程比较复杂，涉及到的内容非常多，剪刀墙的设置必须合理，确保墙体质量均匀，便于使楼层整体结构重心与楼层中平面刚度中心点重合。在建设房屋的过程中，若拥有较好的施工条件，则需尽量采用大开间构造，将剪刀墙墙肢长度加长，促使墙肢数量减少，能够控制混凝土的用量。除此之外，通常采用钢材对剪刀墙暗柱进行铸造，控制成本，如果建筑设计条件无法满足，则不可使剪刀墙构造过大。

（五）优化排水结构系统

房屋建筑排水系统包含的机械设备非常多，且要求机械拥有较强的荷载能力，一般于地下室内设置，且预留深度、预留尺寸要符合设计要求，还需加固钻孔部位。施工人员要采取措施降低管线贯穿梁、柱的发生风险，若在建设过程中，出现了上述贯穿的情况，则要加固墙体。就结构整体而言，需确保管道网与结构设置的协调性。

（六） 优化电气系统设计

电气管线主要安装于楼板、墙体或者金属管体外部，安装难度较大，若管线需从梁体穿过，则需选取梁体部位，留取孔洞，确保墙体宽度、梁体宽度保持一致。在房屋建筑中，电梯包含的建筑构件非常多，建筑方案的设计人员要对电梯部分单独给予设计，提高设计的安全性、科学性，提高施工质量。

（七） 建筑结构局部、整体优化

建筑工程设计具有较强的复杂性、层次性，就其复杂性而言，主要表现为施工人员要对建筑零部件、建筑材料等进行选择，做好工程的成本控制工作，从层次性上看，建筑工程包含多种体系，例如安装体系、结构相关体系、整体设计体系等。在设计房屋结构的同时，建筑工程设计人员必须优化所有附属系统，不能够单纯从局部考虑，必须要坚持从整体利益出发，实现房屋结构资源的合理配置，提高建筑施工质量。

三、结束语：

对建筑结构进行合理、科学的设计，并优化建筑结构，有利于在确保建筑功能的同时，对工程成本进行有效控制，提高投资人员的经济效益。优化房屋结构设计的主要目的在于确保建筑本身功能充分发挥，促使建筑主体质量提升。设计人员需要拥有较高的设计水平，能够创新建筑结构设计，为建筑工程的建筑结构设计提供最优化方案，希望能够对广大同行起到借鉴与参考的作用。

参考文献：

[1]齐建民.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技资讯，2015（11）：73.

[2]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居（下旬刊），2013（10）：18-19.

[3]周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2014（01）：117.

[4]张岩.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].现代装饰（理论），2014（06）：180.

[5]郑智垚，乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2011（04）：98.