房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略

魏明

摘 要：在建筑结构优化设计过程中，要合理运用优化方法，提高建筑性能，合理控制资金投入水平。同时也要提高建设质量，减少对周边环境的影响，合理降低建设成本，这是建筑结构优化设计的主要目标。通过对建筑设计的优化，企业的社会效益和经济效益都有很大程度的改善，以及推动了中国建筑业的整体发展。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化策略

引言

在建筑工程当中，结构设计是其建设过程中的重要环节之一，其设计是否合理，会对建筑质量造成巨大的影响，针对建筑的结构设计进行优化设计，能够为我国未来的建筑结构优化设计奠定基础，因此，有必要针对该项内容进行深入的研究。

一、建筑结构设计过程中遇到的关键问题

1、水平承载力

建筑结构设计时必须关注建筑承载能力。就建筑本身而言，建筑结构的承载力所起到的作用是无可替代的。其水平的荷载力对于突发状况可以起到很好的效果，比如，由于地震和大风原因造成建筑物损坏或者侵蚀等现象。建筑结构的水平载荷力主要影响这建筑的弯矩和轴力，这也是有别于建筑的自重和上部结构导致的承载力。通常状况下，我们对高层或者超高层的建筑，都无法正确掌握其水平或者竖直的承载力，然而需要了解的是，建筑物竖直承载力，特别是高层和超高层建筑的荷载力在一定范围之内是保持不变的，因此，只有水平荷载力会因为受到外界环境的影响，比如，地震、大风、暴雪等影响，致使建筑结构水平载荷力随着变化而变化，可见，水平载荷力对于建筑结构的安全性的意义。因此，一旦水平载荷力产生问题，将可能引发较为严重的安全事故，严重的时候可能威胁到人身安全。

2、结构产生变形

产生变形也是影响建筑物整体性能的重要因素。就建筑、特别是超高层建筑结构而言，竖向承载力相比于水平承载力在一定程度上不会产生影响，然而，倘若柱体受到外界干扰力过大也可能造成一些建筑结构上的问题。比如，倘若柱体受到的外力超过自身承载力，那么将可能导致建筑结构轴向产生变化，严重的时候可能直接变形。要知道，倘若建筑竖向承载力产生变化，就会导致整个建筑结构的弯矩，从而产生一系列连锁反应。结构产生变形之后可以使得连续性的横梁之间的支撑力的负弯矩值缩小、建筑结构正弯矩值增大，这两种方向的变化，将最后导致两段支撑位置的负弯矩值上升。在对建筑结构设计过程中，每一个部件都有一个轴向的变形数值。在实际操作中，设计工作者应当结合实际要求，灵活进行建筑结构设计，必要的时候可以对构建的长度进行修改，以此减小由于结构产生变形带来的不好影响。

二、房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略

1、构建设计模型

建筑结构优化设计是现阶段房屋结构建筑设计的研究课题，是突进建筑经济性与安全性的前提要素，在对其进行实施优化设计时，需要考虑以下方面的因素：第一，科学选择变量。通常情况下，设计师必须对整体的设计方案有初步的认知，还需要考虑到其对建筑建设的影响，针对部分重要工程参数来说，将其取值需要视作参考依据，这就需要变量供设计人员进行合理的选择。在实际设计过程中，设计师需要参考相应的参数，最好参考变化幅度相对较小，或是不需要考虑太多因素的，这样才能更好明确目标数据，从而减缓结构设计及编程难度；第二，确定函数，为了将房屋建筑成本控制到最低，设计人员需要筛选合适函数；第三，权衡建筑施工条件，对于设计师而言，他们需要从整体角度考虑房屋构件的尺寸，还有相应的结构体系，这样才能从根本上保障建筑物的稳定性。实际设计过程中，设计人员需要从建筑物的使用目的，再到施工条件，从而获取设计约束条件，然后依据建筑规范解决设计难题，最终确定最优的设计方案。

2、计算模式的最优化

房屋结构设计体系是一个比较复杂的系统，其内部涉及到各种计算程序，建造结构的设计过程，也是各种建造数据的计算郭处长。在建筑数据的计算过程中，设计人员要进行不附带约束条件问题的分析，确保计算结果的最优化。为了满足实际设计工作的要求，设计人员要进行不同建筑结构设计计算模式的应用，要认真分析这些计算方法的优缺点，根据实际的建筑结构设计要求，进行最优化计算模式的选择，确保工程整体设计成本的降低，实现设计者工作量的降低，优化工作程序，提升工作效益。

3、外形优化

当前阶段，我国在建筑结构的设计方面需要进行有效的创新与优化，在进行具体设计的过程中，设计人员应该对外形优化措施加以应用，以固有截面优化措施为基础，适当的调整建筑的内部形状和结构框架，使设计的完善性得到有效的提升，以此来保证建筑结构的设计质量。

在进行建筑结构的设计时，必须要对建筑的具体情况加以了解，结合目前建筑结构设计方面的相关标准，对初步设计方案进行有效的修改，对外形优化设计的方法加以应用，应该按照建筑设计的相关标准对结构外形特征进行划分，在设计当中，主要应用连续性结构设计和杆系结构设计，其中，杆系形式的外形设计，需要对建筑结构当中的节点坐标选择保持重视，并将其作为设计中的变量因素，使外形优化设计中的各项要求能够得到有效的满足。

4、截面优化

对于建筑结构而言，其结构的细节设计是保证建筑安全。稳定的关键内容，建筑结构的设计人员在对建筑截面进行处理的过程中，必须要对截面结构的安全性及稳定性进行全面的考虑，确保截面部位运算的科学性和准确性，使截面设计的各项要求得到满足，在对建筑截面的设计实施优化设计时，设计人员应该对设计的准确性进行增强，并根据计算数据完成各项操作活动，使建筑截面具有良好的稳固性，使建筑使用寿命得到有效的保障。

5、优化基础设计

在结构造价中，占据比重较大的是基础造价，直接影响整个工程造价。在设计建筑基础时，要恰当选择建筑基础类型。通常情况下，地质条件较好时，低层建筑较多应用浅埋天然基础，而高层建筑较多应用桩基础，以控制沉降。对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。在进行地下室設置时，要充分比较并验证地下室的基础型式、埋深、底板结构形式、顶板结构形式、抗浮水位、基坑围护以及侧墙设计等问题，同时要尽可能的降低工程造价。因为地质情况千差万别，同一建筑结构在不同的地质情况下所选的基础形式就会不同，结构设计师不能一成不变，在房屋建筑结构设计过程中，要因地制宜，根据建筑所在场地的地质条件、建筑结构的复杂程度、地下水位情况、当地的施工技术条件，合理选用基础形式，从而达到在保证结构安全前提下降低工程造价的目的。

结语

综上所述，在设计房屋结构的过程中，应对科学合理的建筑材料进行选择，无论是在哪一个设计过程，都应应用最优设计方法，因为这同当前的可持续发展理念极为相符。也就是说，在房屋结构设计中运用建筑结构的优化方法，不仅能够有效地实现建筑物的功能性，让建筑物具有更大的审美价值，还能有效地降低工程造价，实现建筑结构经济性的目标，获得更大的社会效益以及经济效益。

参考文献

[1]田永超，孙艳伟.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].住宅与房地产，2016，（3）：72.

[2]胡必伟.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].工程技术研究，2017，（7）：212-213.

[3]薛颖.建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].工程技术研究，2017，（4）：216-217.

（作者单位：景森设计股份有限公司武汉分公司）