建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用

张凯月

（廊坊师范学院，河北 廊坊065000）

1 引言

在建筑行业日益发展的今天，除了保证建筑使用的安全性，还要考虑建筑的美观性和实用性，以及施工时的可行性以及施工成本，对设计人员提出了很高的要求。

2 建筑结构设计优化方法的重要性

2.1 保障建筑企业的经济效益

经过历年来对传统房屋设计与结构优化设计的比较研究，以及对建筑设计经济指标的分析，发现科学性、规范性的建筑结构优化设计方案可以使结构内部中每个部分都得到合理协调，并且充分利用建筑资源，最大限度地减少建筑材料的消耗及其浪费问题，可以减少成本，提高企业的经济效益。

2.2 符合当今建筑行业的要求

时代发展的进步和人们日益增长的物质文化需要，使人们对建筑行业的要求不断提高，并希望在建筑结构设计方面予以空间最大化的利用。房屋建筑的结构优化可以使建筑材料达到最大的利用，使建筑空间更为合理，同时可以满足建筑的多元化需求。建筑结构优化方法被使用后，可以满足对建筑外观性和实用性的双重要求。

3 建筑结构设计优化措施

3.1 科学制订设计方案

结构选型在房屋建筑结构优化中占据着重要地位。制订方案之前需要做好前期准备工作，实地勘察施工现场，根据建筑现场的客观条件和资源统筹安排建筑工序，按照建筑结构设计的标准进行建筑方案设计。严格根据质量要求选择建筑材料和机械设备，以保障质量为前提条件进行造价控制并优化设计方案。

3.2 进行方案比选

制订出不同的设计方案后，必须对其进行整理与分析，以选择最合适的方案。而在这个过程中，需要对各种影响因素进行不同方面的考量与分析。设计方案合理与否，不仅取决于建筑的美观性和安全性，还要考虑其是否可以节约资源。因此，在这个过程中，设计者要把节约资源与建筑设计相结合，实现建筑结构的绿色设计。

4 建筑结构设计优化的主要内容

4.1 建筑整体和局部的优化

房屋建筑结构设计包括整体设计和局部设计，通过建筑整体结构和局部结构的优化能够让建筑空间得到更为合理的利用。比如，在对房屋建筑结构整体设计时，更多的是需要考虑其整体承重和质量需要，而在结构细节设计方面则更需要在选材、使用等方面予以深度考量，使建筑结构达到质量和需要的双重满足。

4.2 建筑上部结构的优化

房屋建筑结构设计的优化需要首先分析剪力墙的受力是否平均，可以适当加大剪力墙的长度，减少墙肢的个数，从而在保证安全合理的同时，增加房间的使用面积，减少建筑材料的使用，不仅节约成本，又能符合建筑对安全性的要求[1]。另外，应充分考虑剪力墙底部的优化设计，保证剪力墙底部加强部位的高度，使剪力墙具备较强的抗震性能。楼层的平面几何中心和刚度中心应重合，以提高建筑的稳定性与刚度，最终保证建筑的建设质量和使用安全。

4.3 地下结构的优化

地下部分的结构设计是房屋建筑结构设计的重要组成部分，在房屋的使用过程中发挥着重要作用。为了带给人们更为舒适的居住感受，做好地下结构的优化设计非常重要。进行地下结构设计时，应尽量合理布置地下室柱网跨度和主次梁的布置方式，可以将上部结构的嵌固部位埋入地下室顶板中，这样可以使地下室空间得以扩大，有利于人们对地下室的空间利用，还可以通过降低地下室层高的方式进行多层地下室的结构设计，使地下室层级和面积增加，增强其使用性能。

4.4 抗震结构的优化

为了使房屋建筑使用质量得到提升，并有效避免地震等灾害对建筑产生严重影响，做好抗震设计是结构优化不可忽视的重点。抗震结构优化设计过程中，应尽量采用对称设计，如果房屋建筑结构为不对称设计，则需要保持建筑结构平面布置的刚心和质心重合。另外，需要设置多道抗震防线，例如，采用“强柱弱梁”延性框架结构，在水平地震波的作用下，梁结构先于柱结构屈服，因此，可以利用梁的变形消耗地震对建筑结构产生的作用力，使框架柱作为保证结构稳定性的第二道防线继续发挥对结构的支撑作用，从而提高整体建筑结构的抗震性能。

4.5 排水管道的结构优化

房屋建筑结构设计过程中还需要对排水管道系统予以优化设计，考虑排水管道为房屋结构的重要组成部分，加之其复杂程度较高，需要从实际应用入手做好排水管道系统的优化。尤其很多管道为穿墙管道，需要在结构设计中做好预埋空间的预留，在空间设计过程中要注意避免管道碰撞，并做好预埋空洞标记，这样可以在结构施工过程中避免操作失误。如果排水管道穿越承重墙，还需要做好承重墙的加固，避免管道施工对建筑工程质量的影响[2]。

4.6 优化建筑节能结构设计

为了贯彻绿色发展理念，建筑结构设计需要以节能为基础，从各个设计环节完善当前的建筑设计方案。此外，为了保证建筑的舒适性，必须考虑建筑物的通风和日照条件。比如，可以通过南北通透户型设计的方式实现房屋结构的通风。通过交错空间设计的方式将阳光引入其他房屋房间，从而使房屋空间的光照符合使用要求。

5 结语

建筑结构设计的优化不仅使建筑及相关企业具有竞争优势，还能减少建筑材料的成本，并提高房屋建筑的安全性和美观性，同时满足房屋用户的不同要求，发挥建筑的各种功能。通过建筑主体结构设计的优化、整体和局部的结构优化、上部结构和地下结构的完善设计、抗震结构的改良、排水管道结构的优化，以及建筑节能结构的设计等措施则使房屋建筑结构得以更科学的优化，提升房屋建筑的舒适性，并且对建筑结构设计的优化已成为建筑结构设计中的重要发展趋势，相关研究人员需要对建筑结构的优化方法进行研究，提出建设性的意见与建议，让房屋建筑结构设计更具创新性，顺应市场发展，满足各方面的需求。