建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

摘 要：目前，我国建筑行业取得了空前的发展，在各个方面都有着巨大突破。以房屋设计领域为例，目前房屋设计不断趋于多元化，人们除了对房屋的使用功能提出了更多的要求，同时也追求更加精致、美观的外形，这就要求房屋建筑结构设计采用更加合理、科学的优化方法，使建筑结构设计的安全性、施工便利性、美观性、实用性以及经济性等五大要素要求得到满足。鉴于此，本文阐述了结构设计优化方法的理论体系，并结合笔者多年设计实践经验，围绕建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行探讨与研究，希望能够从理论层面上为我国建筑行业的发展提供一点指导与支持。

关键词：建筑结构设计 优化方法 应用

引言

在社会经济不断发展的背景下，建筑市场竞争日益激烈，建筑企业的发展面临着巨大的挑战与空前的机遇。而为了向用户提供质量更好、安全性更强、外形更美观的房屋建筑，就要求建筑企业深入研究建筑设计，并采取相应的优化方法。以房屋结构设计为例，为了使房屋安全与质量得到全面提升，就必须围绕结构设计进行优化与改进，只有如此如此才能够为建筑行业的发展提供强有力的保障。

一、结构设计优化方法的理论体系

对于建筑结构设计而言，不仅需要对建筑结构的安全性、基本功能以及可靠性等因素予以综合考虑，同时也要着力于改善建筑自身的美观性。因此，在建筑结构设计优化中，必须基于相关理论展开研究与分析。大量实践表明，建筑结构设计优化方法主要分为两大类，即房屋工程的分层优化与总体优化。

在建筑结构设计中，应基于对基本设计要求的满足，最大限度的控制好建筑物的质量中心与刚度中心的差异，使平面结构的规则性与对称性得到可靠保障，确保水平荷载作用对建筑物产生的扭转效应在安全范围内。此外，在竖向设计中，应最大限度的控制好承重构件上下的贯通性，使竖向刚度突变情况得以避免，否则就会导致建筑物受到水平荷载的作用而产生严重的集中应力，使其水平方面的动力荷载作用的抵御能力大幅度降低。此外在结构设计与分析中，为了提高工作效率，转换层结构的使用也需要进行控制。总体而言，在建筑结构设计中，应结合实际问题进行分析与研究，并对多方面因素予以综合考虑，只有如此才能够使建筑体系趋于完善，为保障建筑物质量提供强有力的支持。

二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

1、整体与局部优化

建筑项目的设计的复杂性与层次性特点都非常突出。就复杂性而言，其内容主要涉及到零件、建筑原材料、结构类型等方面，而层次性则需要考虑建筑设计体系、建筑结构体系以及安装设计体系等等。其中每个体系具有独立性，并且涉及到不同的下屬体系，在房屋结构设计中，站在设计人员的角度，必须对不同的体系进行分别优化，使横向关联被打破，如此才能够使工程叠加得以实现。任何房屋建筑的优化都需要关注局部，当然整体的全面优化更加关键，只有如此才能够将房屋结构设计优化的价值与作用体现出来。

2、寿命与分阶段优化

在固定使用年限内，所有建筑工程项目的每个环节的设计方案都有很多种类型，换言之，工程所有阶段都具有优化的可能性。作为设计人员，在建筑工程设计中必须充分研究不同阶段的性质与特点，对设计方案进行优化，使工程寿命得到延长。基于寿命与分阶段建筑结构设计优化，不仅能够提高建筑工程建设质量，与此同时也能够给建筑企业带来更大的经济效益。

3、桩基础优化

在建筑工程建设中，桩基础发挥着巨大的作用。建筑结构桩基础主要分为两类，即预制桩与灌注桩。其中灌注桩在施工过程中的质量控制难度较大，并且在时间成本与操作上也不占优势，因此预制桩逐渐成为现代建筑施工主要使用的桩基础。此外，通常情况下，桩基础的埋深的增加会加大桩身与土壤之间的摩擦力与作用力，因此，在确定预制桩的过程中应有效考虑长度因素。

4、上部结构优化

对于房屋上部结构的优化与建模中，必须重点关注剪力墙的设计与布置问题。为了使剪力墙质量得到可靠保障，就必须提高其均匀性，只有如此才能够楼层结构重心与其平面的中心点的重合度得到提升，确保在外力因素的影响下不会对建筑物产生较大影响。如果条件允许，在布置剪力墙时应优先考虑大开间构造，对其墙肢长度进行增加，如此就可减少墙肢数量，并且还能够基于刚度达标使混凝土的使用量得到降低。此外，剪力墙的暗柱材料应选择钢材，因此基于剪力墙的大开间结构，可以尽可能减少钢筋使用量。然而，如果建筑本身条件不允许，并且对抗震性能有着较高要求，那么这类剪力墙则不能使用。

5、结构与建筑的协调性优化

在建筑结构设计中，建筑的整体平面与整体结构的相互配合具有重要意义，这是提高结构合理性与外形美观性的重要途径。因此，建筑结构设计优化必须坚持协调性原则。在设计中应尽可能采用简洁的风格，不应存在墙柱之间错位的情况，每一层截面面积与高度应具有相通性。在电梯与楼梯设计中，承重构件应优先考虑高强度材料，对自重进行严格控制，其他构件则应尽量考虑质量较强的材质。在建筑整体布局上，应确保重心、质心以及刚心的具有高重合度，只有如此才能够使扭转现象得到避免。

6、结构与排水的协调性优化

在建筑工程设计中，具备给排水功能的房间往往会设置很多机械设施，因此与其他房屋相比，其荷载强度要大出许多。以水泵房为例，应尽可能选择地下室区域。给排水房间的管道具有较强的复杂性，在几何参数上也各有不同，因此，必须严格按照规范标准，预留相应的尺寸与深度，与此同时还要对穿孔位置进行加固处理。此外，对于水平方向的管道而言，如果会贯穿承重墙，那么就要采取相应的维护与加固措施。只有使建筑结构与给排水之间的协调性得到优化与提升，才能够使管道绕梁绕柱的情况得到有效控制。

7、结构与电气的协调性优化

如果电气管线是通过导线的形式在金属管的外部或楼板进行的安装，那么就会增加预制结构施工难度。此外，结构梁体如果被导线贯穿，那么就需要在梁预制之前预留孔洞，并且要确保墙体宽度一致于梁宽，否则就要确保梁的侧平面与墙体一侧保持齐平，避免管线裸露在墙体外的情况出现。在房屋建设中，电梯处存在很多孔洞，也需要进行构件预埋，此时就要单独计算并分析电梯房强度，提高设计方案的合理性，为施工安全与质量提供强有力的保障。

三、结束语

总而言之，对于房屋结构设计而言，建筑结构设计优化方法的应用具有重要意义。站在设计人员的角度，在未来房屋设计领域的发展进程中，必须围绕建筑工程设计中存在的缺陷进行研究，并采取有效的改进方法，提高设计水平，使建筑工程整体质量得到进一步提升，为推动建筑行业的发展提供强有力的支持。

参考文献

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作者简介

万立伟，身份证号码：362201197905120617。