探究房屋建筑结构设计优化方法及应用

谢周俊

【摘要】建筑结构关乎建筑安全，并且设计的合理性与建筑使用的舒适性之间存在密切联系。在保障建筑符合预期的功能性、安全性、耐久性的前提下节省资源，是结构优化设计的关键。对房屋建筑结构优化的内涵及其理念进行阐述和分析，并结合多年的工程实践经验提出建筑结构优化设计的具体对策。

【关键词】建筑结构;房屋结构;优化理念;设计

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

目前，在多数地区房屋建筑施工建设中，对各类施工材料质量难以有效控制，加上施工技术人员的专业素质有待提升等问题对建筑质量产生了较大的负面影响。在房屋建筑施工中存有工期延误问题，导致建筑施工质量难以满足规定要求。当前，房屋漏水、墙面开裂、管道堵塞等房屋建筑施工质量通病对广大群众的正常生产生活产生的负面影响较大，所以，要注重集中整合质量通病产生的原因，拟定针对性的防治措施。

1、建筑结构优化设计的内涵

建筑结构优化设计不仅能提升房屋的抗震性能和受力性能，还可节约资源，提升经济效益，具有重要的现实意义和经济价值。建筑结构优化设计应以原建筑方案为基础，兼顾建设现状以及经济成本进行合理优化，以主体结构和围护结构方案为内容，建立结构优化设计模型，通过科学计算，最终得出结构优化方案。建筑结构优化设计根据建筑的构成可分为：①主体结构的优化设计;②基础结构的优化设计;③房屋建筑细部结构的优化设计;④建筑围护结构的优化设计。建筑结构优化设计需综合考虑舒适性、功能性等因素，并立足于经济性进行造价控制，尽可能做到建筑结构造价的合理缩减。

2、当前房屋建筑设计存在的问题

2.1节能设计存在纰漏

对于住宅区而言，在对其外观和功能的设计之初，应考虑到自然通风的情况，但是有关这点，很多建筑企业并没有对其进行充分的考虑和重视，更没有根据住宅区周边环境进行合理的规划和设计。由于规划之初没有因地制宜，布局妥当，比如在窗户的设计上，其占用空间面积较大，但是可开窗面积却很小，从而使得有些住宅区存在自然通风情况不良的现象。

2.2设计图纸不合理

当前房屋质量通病产生的原因较多，比如房屋设计不合理。房屋建筑设计是项目施工建设的灵魂，也是全面提升项目施工质量与施工成效的基础。当工程设计中存有不同程度的问题时，对项目整体建设质量均会产生较大的负面影响，容易诱发较大的损失。比如，项目图纸设计不详细，导致施工中的参照性降低。当下有许多房屋建筑项目外饰面被窗台滴落的污水污染，这是由于设计图纸不规范导致的。图纸设计诱发的质量通病占据较大比重，所以，在施工实践中应对其提高重视程度。

2.3住宅区通风设计不合理

就当前的市场形势来看，很多建筑企业为了在最大限度内对土地进行充分利用，通常会让设计人员以最高容积率进行设计，由此会造成超值设计的现象出现，从而使得同一楼层会有多户居住所。虽然这可以增加住宅率，但是由于单体布局限制，其通风面积会变小，所产生的通风效果也会相应变差，特别是在夏季时，房间内会积聚大量热气，在短时间内无法排出室外或者散失，只能通过电风扇或者空调进行姜降温，但是这样会在很大程度上对能耗损失进行提高。

3、房屋建筑结构设计优化的有效对策

3.1重视结构类型的选择

现代的房屋建筑立面造型复杂、平面布置多样。选择一个既满足房屋建筑功能要求，又符合力学概念和规范要求的经济合理的结构类型，是建筑结构优化设计的首要工作。常见的结构类型有框架结构、剪力墙结构、框架- 剪力墙结构。框架结构是由框架柱和框架梁為主要受力构件的结构体系，其特点是建筑平面布置灵活、使用空间大、延性较好，但侧向刚度较差，水平力作用下会产生较大侧向变形，用于多层建筑时经济性较好，所以常用于多层商业和办公楼，但由于其梁、柱截面较大，影响使用空间，一般不用于住宅类建筑。剪力墙结构是以钢筋混凝土墙体为主要受力构件的结构体系，其特点是抗侧向刚度大、水平力作用下侧移小、室内墙面平整，但平面布置不灵活、施工造价较高，所以常用于高层住宅。

3.2加强对房屋结构前期设计

重视程度房屋建筑企业应增加对前期房屋结构重视程度，组织相关人员参与到建筑结构设计之中，不断优化建筑结构，以有效控制房屋建筑质量与建筑成本等。首先，加强施工现场实际勘测。在建筑结构设计之前，需要对房屋建筑工程施工现场进行调查，全面掌握施工现场实际情况，并根据工程现场具体环境情况，对房屋结构进行设计，确保房屋建筑结构与实际施工环境相匹配，避免盲目设计导致后期建筑与实际现场环境匹配程度不够，甚至产生一系列质量问题。在设计前期，设计人员需要对施工现场地质、水文、风向、附近建筑、建筑面积、占地面积等情况进行全面记录，在设计过程中充分考虑这些影响要素 。其次，施工企业可以成立由设计人员、工程技术人员、管理人员、施工人员组成的建筑设计小组，从建筑施工、建筑设计、建筑管理等方面对建筑结构进行综合考量，促进建筑结构优化。

3.3优化框架柱

在优化上选择轴压比与双偏压等计算方式进行检测，之所以选择轴压比进行检测，是因为框架结构受力是双向的，且扭转效应对框架结构受力影响较为复杂，在建筑抗震设计中对框架结构抗震要求相对较为严格，所以选择轴压比、双偏压等检测方法对框架柱进行优化设计检测。轴压比是框架柱尺寸（截面）重要影响因素，在其设计优化上不可扣得太紧，要确保轴压比不可以太贴近限值，以保证通过轴压比调整真正实现“强柱弱梁”的设计效果。该工程设计过程中采用的框架柱距离为8.00m左右，初步设计的框架柱的尺寸为500mm×400mm与500mm×500mm两种，经过轴压比计算各项指标均符合该建筑实际需求，同时对框架柱采用了双偏压计算方法，依旧符合相应工程质量需求。但出于进一步优化建筑结构考虑，将两种尺寸改为450mm×400mm与500mm×450mm，并对两种尺寸进行了双偏压计算检测与轴压比计算检测，发现450mm×400mm与500mm×450mm尺寸也符合工程质量要求。通过框架柱优化设计，将原本含钢量20.35降低到18.04，优化效果较好。

结语：

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。

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