房屋建筑结构设计优化方法及应用探析

黄俊杰

中冶建筑研究总院有限公司 北京 100088

引言

在房屋建筑施工领域，针对建筑进行整体结构性优化是一个复杂且全面的工作，在对房屋结构的优化中需要不断改善结构的各项性能参数，以满足人们对房屋建筑的苛刻要求，同时在优化中需要企业不断创新技术，做好全面性技术研究，保持先进的创新理念，能够有效的提高建筑结构设计的整体性能要求。在优化前需要实地对建筑施工环境进行全面性勘察，了解水文地质情况，并根据地理条件与用户需求对房屋建筑结构做优化调整，确保整个建筑结构优化过程符合科学性与标准性要求。

1 房屋建筑结构优化设计对策

1.1 重视材料的选择

建筑材料的单价和用量很大程度上决定了建筑工程的成本，对建筑材料的优化选择是建筑结构优化设计最直接的方向。对于非结构构件材料的选择，由于自重对结构受力影响较大，非结构构件如填充墙、隔墙等应尽量选用轻质材料，可显著减轻自重，减小结构构件的荷载，降低结构构件的材料用量。对结构构件材料的选择，应充分考虑材料的力学特性和经济性，尽可能做到经济合理[1]。混凝土抗压强度高、抗拉强度低，适用于墙、柱等受压构件；钢材抗拉强度高、抗压性能差，适用于网架杆件、拉索等受拉构件。混凝土价格相对较低，钢筋价格相对较高，在钢筋混凝土结构中可适当提高混凝土强度等级或者增大截面，以减少钢筋用量。高强度等级的钢筋价格会高于低强度等级的钢筋，钢筋混凝土构件中的受力钢筋应尽量采用高强度等级钢筋，构件中的构造钢筋可以采用低强度钢筋。钢筋混凝土自重大、单位效率低，钢结构自重小、单位效率高，对于大跨度楼盖或者屋面应尽量采用钢结构。从建筑材料出发进行优化，不仅能节省建筑材料的用量，还能节省人力成本，降低工程造价。当然，建筑材料的优化选择必须结合建筑结构的特征及其相应的功能进行正确选择，且须符合国家相关规范和标准要求，切不可为了获取眼前利益而选择劣质材料以次充好，牺牲结构的安全性。

1.2 建立结构优化模型

在建筑结构优化中，其优化的重点在于如何从建筑变化的参数中提取更加有效的因子，并对其进行合理、科学化的布局与调整，使得最终的设计更完善、符合各项性能参数要求[2]。在市里的建筑工程领域，将会涉及众多的参数值，而这些数值通常不是最终方案，只是定稿值，所以在具体进行房屋结构设计优化环境需要针对参数值进行价值考量，所以针对建筑结构模型设计首先是选择变量，它能后保障建筑整体性能要求前提下进行更细致的优化，将各项参数影响降到最低，同时对于施工的难度、各项工程的计算、数据的优化都更加友好，符合设计师对于房屋结构的优先考虑要求。针对建房的各方要求，在具体针对房屋结构的设计优化中需要满足尺寸、结构、强度性能、室内布局等各方条件要求。

2 优化技术在建筑结构设计中的应用

2.1 科学构建房屋建筑设计的模型

在具体的房屋结构设计优化中，需要精准科学化的对房主建筑结构进行模型建构。首先，就是需要科学选择变量。变量就是在房屋建筑设计中可以用来进一步优化的参数值，通常而言在设计优化前需要整体性分析建筑结构的各项性能，认真了解需要优化的内容点以及关键点，从而对整体的设计方案能有全面的掌握认识，同时也要考虑建筑建设中其他因素的影响。从具体的结构优化环节来看，特别是相关工程涉及的细节参数，需要作为优化的理论依据，在选择最佳方案时在其中做合理的取舍，参考房屋工程建设的参数，明确数据目标，最大限度降低对建筑的直接性影响，同时降低设计优化所带来的偏差；然后是科学化选择优化函数，在以实用性跟稳定性的前提下，既要做好成本控制，同时对房屋整体结构、尺寸、用料等进行合理选择，保障稳定，再结合具体施工的条件，最终合理施工。

2.2 概念分析

在结构设计优化过程中，设计单位注重明确不同的房屋建筑布局对设计效果的影响，即将结构设计优化、概念设计以及建筑内部结构三者之间的关系进行充分融合，并将其贯穿于整个房屋建筑工程结构设计优化过程中[3]。以房屋建筑工程结构的抗震性能分析为例，如果仅仅对其进行简单的数据分析及公式计算，其结果将很难对工程结构的整体性能进行反馈，若将概念设计的思想引入到设计优化中，设计人员则可根据相关概念，解决建筑工程结构抗震设计的关键问题，从而提升房屋建筑结构设计的整体质量。

2.3 针对房屋形体的优化研究

房屋结构设计优化既要保障建筑体的结构稳定与安全稳定，同时对建筑体的整体室内布局、外观布局也有着严格的要求。建筑结构的设计优化讲究科学性要求，在不断提高建筑的整体稳定性的同时，对建筑的布局、外观优化也同样提出了更好的要求，符合当下对建筑的审美要求，并在结构优化设计中做创新设计，在原有优化措施的基础上，科学调整建筑内部的形状和结构，提升设计的完整性，并不断提高客户的住房需求体验。

3 结束语

房屋建筑结构的优化设计可以在保证结构设计符合安全性、耐久性要求的前提下，实现对建筑结构造价成本的有效控制，并结合对结构的节能优化设计，进一步提升房屋建筑结构的绿色性与可持续性。因此，企业必须重视房屋建筑结构的优化设计，依据对建筑建设需求、现场实际情况的分析与掌握，提升结构设计的合理性与可行性，促进房屋建筑功能与作用的最大化体现，确保房屋建筑建设符合人们多元化的居住需求。