建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

张 莉

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0 前言

现代社会背景下，人们对房屋建筑结构设计要求越来越高，建筑房屋结构设计逐渐朝着经济性、美观性、实用性和安全性发展。要想满足这一条件，相关建筑房屋设计人员要充分考虑各个方面因素，及时创新设计方法，优化设计方案，为房屋结构设计提供有利条件，促进设计朝着科学化和合理化发展，更好地服务于人民。

1 建筑结构设计优化的重要意义

1.1 有利于发挥建筑综合性能

优化建筑结构设计方法，不仅能够减少建筑结构设计资金投入，还能将建筑结构单元进行有效整合，确保建筑质量，为建筑安全使用提供有效基础条件，增加建筑安全性和实用性，提升建筑经济效用，使得建筑设计有着更强的适用性，提升建筑综合性能[1]。与此同时，对原有设计方案进行仔细研究和分析，促进房屋结构设计不断优化，及时适应时代发展要求，确保房屋结构更加安全合理，为人类居住提供便捷。

1.2 有利于对工程造价实现有效控制

设计人员在进行建筑结构设计过程中，不但要考虑到建筑质量、安全，而且要考虑设计是否科学合理，符合大众审美要求。综合考虑以上因素，将设计方案进行仔细分析，及时改变设计观念，运用先进设计技术，促进材料高效使用同时，节省人力资源，促进施工设备搭配的合理性和有效性，控制和管理好工程造价。尤其是要不断总结经验，分析相关建筑行业信息数据，对结构进行有效研究，从而实现工程造价的有效控制，提升企业经济效益[2]。

2 建筑结构设计优化方法原则

在优化结构设计方法时，一方面，要充分考虑开发商经济利益，将建筑项目资源进行最优分配，降低开发商投入成本，提升资源利用率，促进资源合理分配。另一方面，设计方案要符合大众和企业需求，不但要满足人们生活正常需求，确保基础功能，而且还要为居住人员提供舒适和便捷。所以，在结构优化设计时，要将环保安全放在首位，使房屋结构设计符合社会和企业要求，为人民服务。除此之外，还要进行设计创新，对设计思路和方法进行及时更新和改变，总结经验教训，适当引入新技术、新方法，提升设计总体水平，发挥建筑设计最大效用[3]。

3 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

3.1 优化建筑地基结构设计

地基作为建筑的核心结构，对建筑整体安全有着重要作用和意义，因此，在结构设计中，要重视地基设计，将其作为重点部分加以优化，为后续建筑结构设计提供有效基础条件。由于不同建筑物在使用功能和整体规划上会有所不同，针对地基结构的优化设计就需因地制宜、因势利导，根据相关建筑特点，对地形等信息数据进行准确测量，为建筑提供稳定基础。同时，还要将美学价值、成本造价和人文情怀融入其中，设计出最佳的施工方案。优化桩基础时，有两种方法，分别是预制柱和灌注桩。通常情况下，灌注桩质量不好控制，在实际操作中，具有复杂性和多样性，加上施工时间相对来说比较长，符合正常沉降标准条件下，施工时要尽量选用预制桩。随着桩基进一步深入，预制桩身会受到土壤作用，使得摩擦力逐渐增大，所以，在预制桩长度选择中，就要选择较长预制桩[4]。

3.2 强化房屋建筑和建筑结构协调性

在房屋建筑结构设计过程中，要重视整体平面和建筑结构的有效协调，使得两者达到完美配合，从而实现结构合理和造型美观的目的。设计墙和建筑柱时，要充分考虑房建平面整体功能，所有房间进深与开间要保持一致，建筑结构设计要注重简洁性，尤其是柱子和墙不能出现任何错位现象，保证截面与层高面积相同，避免出现过大差异。对电梯和楼体进行设计时，要将应力集中在转角区域。在进行承重构架制作时，要运用高强建材，达到降低自重的最终目的。在进行非承重构架制作时，要运用质轻建材，保证房屋整体建筑布局，确保质心交叠、刚心和中心符合标准，避免发生各种扭转，对建筑质量造成严重影响[5-7]。

3.3 优化柱箍筋和框架梁间距

在建筑物结构设计时，要将柱箍筋和框架梁间距控制在合理范围内，因为这样才能确保工程质量符合国家标准，增强承载能力，提升人防等级和抗震等级。与此同时，设计人员应该根据建筑需求，综合考虑地面粗糙度、基本风压与雪压、建筑材料质量等，确保建筑结构类型符合整体设计需要。如抗浮与防水设计中，水位、施工质量和材料性能、混凝土结构以及地基液化等方面，都需要进行合理把握和控制，从而为柱箍筋和框架梁间距设计优化奠定基础[8]。

3.4 优化概念设计

针对同一建筑方案，在结构设计和技术上会存在很多差异，尤其是建筑物结构布置设计确定同时，就算载荷情况相同，其分析方法、荷载取值、材料以及设计参数也会有所不同，甚至不唯一，对细节进行处理时会产生各种各样的情况。以上这些问题单纯依靠计算机技术难以得到有效解决，还需要设计人员进行准确合理判断[9]。要想实现设计判断的合理性，就需要设计人员根据设计相关规律，根据自身多年工作经验进行试验，也就是人们所说的概念设计。概念设计来源于设计人员在不同备选方案选择上，对设计中的不确定因素进行有效分析和研究，其中表现最为明显的就是地震。要想有效解决这一问题，就需要采取相关措施，提升建筑物抗震性能，规避自然风险。如确保刚度对称和均匀，一定程度上可以减少地震对建筑结构的破坏；保证延性设计，能够避免建筑结构受地震作用产生脆弱性破坏；实现多道设防，在地震严重情况下，可以使得次要构件先产生破坏，将部分地震能量进行消耗。概念设计可以有效将不同类型抗震设防相关理念应用其中，为设计提供有效指导。

3.5 优化节能指标和设计规范

一般情况下，房屋建筑结构主要分为三部分，一是短肢剪力墙；二是框架；三是剪力墙和框架相结合结构。其中，框架结构虽说在材料选择上没有太多数量，但是抗震效应却是最好的。柱截面最多的就是选用短肢剪力墙这种结构，此类方法对建筑物内部家具选择和布局有着一定影响。剪力墙和框架相结合这种方式，不但有着较强适应性与抗震效果，而且还不会对室内布局产生任何影响。由此可见，进行建筑结构设计时，要根据建筑实际情况，结合成本以及各项因素，综合考虑其优点和缺点，找出最佳方法，从而优化建筑设计。另外，设计人员还要根据设计相关要求和规范，及时掌握设计条例，根据设计结构，将设计方案进行合理规范，及时改变不足，适当取舍，从而提升设计水平。

4 结语

要想促进建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的有效应用，设计人员就需要根据实际情况，实事求是，对具体问题具体分析，完善和优化设计结构，促进房屋结构设计安全使用，从而提升设计水平和设计质量，降低施工成本，提升企业经济效益和社会效益，推进企业进一步稳定发展，促进建筑行业走向可持续发展道路，为经济社会发展提供源源不断动力支持，促进社会主义现代化建设。