房屋建筑结构优化设计探析

2023-02-09任志君

建材发展导向 2023年1期

任志君

（山西路晨建筑设计有限公司，山西侯马 043000）

在现阶段我国房屋建筑工程项目构建中，建筑结构的重要性不容忽视，只有确保建筑结构体系较为稳定可靠，且具备较强的构建可行性，才能够最终有效实现房屋建筑应用价值的提升。为了达到这一目的，从房屋建筑结构设计环节入手予以优化控制极为必要，设计环节作为直接决定房屋建筑结构构建和应用效果的关键前提，必然也就需要引起高度重视，力求不断提升房屋建筑结构设计水平，进而更好实现对于房屋建筑结构的有效构建，相关研究极为必要。

1 房屋建筑结构优化设计重要性

1.1 有助于保障结构稳定性

在房屋建筑结构优化设计中，其重要性首先表现在结构稳定性的保障上，这也是确保房屋建筑工程项目得以安全可靠运用的关键前提，应该引起房屋建筑结构设计人员高度重视[1]。在以往房屋建筑结构设计中，如果忽视了稳定性设计要求，没有能够形成较为理想的优化效果，则必然极有可能导致相应房屋建筑结构的后续施工建设以及长期应用不够可靠，难以维系较为理想的稳定状态，容易出现变形或者是坍塌风险，最终形成了安全隐患。当然，在房屋建筑结构优化设计后，不仅仅能够有助于形成较为理想的结构自身稳定性保障效果，往往还可以较好实现相应房屋建筑结构抗震性能的提升，由此表现出更强的房屋建筑结构安全性保障效果，不容易在房屋建筑应用过程中受到地震方面的危害影响。

1.2 有助于优化房屋建筑功能

房屋建筑结构优化设计还可以在功能性方面发挥积极作用，有助于切实提升房屋建筑使用功能价值，进而避免房屋建筑在后续长期应用过程中出现较为严重的隐患问题。在房屋建筑结构优化设计中，往往可以较好促使房屋建筑结构的各个构件得到较为理想的优化运用，促使其可以形成较为理想的房屋建筑室内空间结构，进而也就可以确保各个室内空间均可以得到理想运用，避免了可能出现的室内空间浪费问题。这也就需要在房屋建筑结构优化设计中可以充分考虑到住户方面的诉求，以便促使相应空间划分可以在结构设计中得到优化落实，可以最大程度上提升相应房屋建筑应用价值，尤其是在各个剪力墙的优化设计中，更是需要引起高度重视，规避该方面出现的不合理问题[2]。

1.3 有助于体现经济效益

当前房屋建筑工程项目建设不仅仅面临着更高的质量要求，往往在造价控制方面同样也提出了较高要求，如此也就必然需要从各个环节以及各个房屋建筑构成部分入手予以优化控制。设计环节作为房屋建筑工程项目中比较重要的关键环节，而结构体系又是房屋建筑工程中至关重要的组成部分，针对房屋建筑结构予以优化设计也就显得极为必要，有助于更好实现对于最终房屋建筑工程项目整体造价的优化管控，解决了可能出现的资金损耗问题，最终形成的造价控制效益更为突出，有助于赢得更高经济利润，可以促使相应房屋建筑工程项目相关单位具备更高的市场竞争力，同时创造出更高的社会效益。

2 房屋建筑结构设计常见问题分析

2.1 基础结构设计问题

房屋建筑结构设计存在的问题首先表现在基础结构上，因为基础结构设计不合理，不仅仅会直接影响到房屋建筑工程项目的稳定性，同时还会造成上部结构受到影响，难以形成协调合理的房屋建筑结构体系[3]。房屋建筑基础结构设计中存在的问题一方面表现为设计人员缺乏对于现场状况的了解，尤其是对于现场地基状况，因为设计人员难以做到准确掌握和针对性分析，导致相应基础结构设计工作难以实现对于地基的有效适应，原有地基中存在的一些问题也就难以得到处理，最终影响到基础结构设计方案的合理性。另外，基础结构设计中缺乏对于整个房屋建筑结构体系的综合考虑，仅仅从基础结构入手进行分析，最终导致基础结构难以和上部结构形成有效契合，容易出现一些较为明显的相互冲突因素，同样也需要房屋建筑结构设计人员积极关注。

2.2 结构形式选择问题

房屋建筑结构设计常见问题还表现在结构形式上，因为结构形式的选择不合理，不仅仅会增加房屋建筑结构的不安全因素，同时也有可能造成房屋建筑工程项目的应用功能受损，成为当前房屋建筑结构设计中不容忽视的核心问题。基于房屋建筑结构形式选择方面存在的问题进行分析，最为核心的影响因素就是设计人员对于房屋建筑的应用需求把握不准确，没有能够详细分析评估不同房屋建筑结构形式的应用效果，进而导致所选的房屋建筑结构形式并不能够形成理想契合度，影响着房屋建筑整体构建效果[4]。

2.3 剪力墙设计问题

房屋建筑结构设计常见问题还表现在剪力墙布置上，剪力墙作为当前房屋建筑工程项目中比较关键的结构构成部分，往往直接关系着房屋建筑工程项目的使用功能价值，一旦剪力墙的设置数量不合理，或者是布置位置不当，则必然会影响到房屋建筑后续应用安全性以及功能价值，设计人员应该予以高度重视[5]。具体到房屋建筑结构体系中剪力墙的设计问题进行分析，首先表现为剪力墙布置位置不合理，设计人员没有能够从整个房屋建筑结构体系入手，导致剪力墙在房屋建筑结构中的布置应用存在明显偏差，过度集中在一侧，就容易导致结构体系的安全性受损。从房屋建筑结构内部剪力墙自身设计来看，因为设计人员缺乏对于剪力墙构件的准确设置，尤其是在开洞大小以及剪力墙厚度设置方面，存在着明显缺陷，最终必然也就会造成剪力墙结构应用效果不佳，直接影响到整个结构体系的安全性效果。另外，设计人员在应用剪力墙时，忽视了对于连梁等核心因素的考虑，相关参数设置不合理，也会造成剪力墙应用效果不佳，成为突出设计问题。

2.4 楼板设计问题

房屋建筑结构设计存在的问题还表现在楼板方面，因为楼板作为房屋建筑结构体系中比较关键的构成部分，如果设计不够合理可靠，则必然会影响结构安全性以及使用功能价值。设计人员在楼板设计中存在的问题首先表现在对于单向板的错误运用上，忽视了连续板的应用要求，进而导致楼板设计效果难以达到预期要求，容易在后续出现结构安全隐患。具体到房屋建筑结构楼板设计中，设计人员如果缺乏对于力学层面的准确考虑，相关计算不够充分，也会造成楼板设计中的各个参数不够准确，尤其是在楼板厚度以及承载能力方面，容易出现偏差问题。此外，房屋建筑结构楼板设计存在的问题还表现在组合楼板的应用不当上，设计人员应该结合房屋建筑工程项目实际状况予以优化设计[6]。

2.5 细部设计问题

房屋建筑结构设计存在的问题还表现在细部设计上，各个细节的考虑不够全面充分，导致设计方案中存在一些明显的偏差问题，必然也就会影响到最终整个房屋建筑结构体系的应用效果。基于房屋建筑结构设计在细部方面存在的问题进行分析，首先表现在各个结构构件上，因为各个结构构件的设计不合理，在相关参数信息上存在明显偏差，导致这些构件难以在整个房屋建筑结构体系中发挥应有作用，同时还容易出现相互矛盾和冲突问题，最终导致房屋建筑结构体系的整体性受到影响。此外，在房屋建筑结构体系中的各个节点上，因为缺乏综合全面分析，对于各个方向的作用力缺乏准确判断，也容易导致该节点失稳，在后续长期应用过程中产生了较为严重的隐患问题。

3 房屋建筑结构优化设计要点

3.1 基础结构优化设计

在房屋建筑结构优化设计中，设计人员首先应该从基础结构着手，要求确保基础结构具备较为理想的稳定性，可以针对相应房屋建筑结构体系形成较强的支撑效果，避免因为自身承载力不足或者是缺乏对于所有因素的考虑，导致房屋建筑基础结构的实际应用效果受到影响。在基础结构优化设计中，往往需要设计人员充分考虑多个方面相关因素，以便促使最终相应基础结构具备更为理想的应用价值。比如针对房屋建筑工程项目原有地基状况进行深入调查分析，了解其是否具备理想的承载能力，对于可能存在的一些软土地基予以重点加固处理，需要在相应基础结构设计方案中予以体现，由此才能够更好发挥出应有基础结构应用价值。如果相应软土地基的危害性较大，为了更好优化最终布置和处理效果，可以在设计方案中借助于桩基础结构方式进行优化布置，确保相应基础结构的稳定性得到改良加固。对于桩基础结构的优化设计，设计人员除了要考虑到现场实际状况，还需要密切结合上部相连结构的基本状况，对于柱结构以及墙体结构采取不同的桩柱布置方式，以便达到更为理想的基础结构优化设计效果，具体布置方式如下图1 所示。

图1 桩基础结构的设计运用

3.2 优化结构形式

房屋建筑结构优化设计中还需要高度关注结构形式的恰当选择，以便促使相应结构形式可以表现出较为理想的应用价值，不仅仅能够形成较强的安全保障效益，同时还需要重点结合不同房屋建筑结构的具体构件予以精细化控制，以此更好形成结构形式的最优化保障。在当前房屋建筑结构形式的优化设计中，设计人员往往需要重点考虑到相应房屋建筑的类别以及功能要求，进而合理确定相应房屋建筑结构的户型，随之形成对于具体结构形式的优化运用。在房屋建筑结构体系中，砌体结构的应用不容忽视，借助于恰当适宜的砌体结构可以有效实现对于房屋建筑结构体系的改良调整，促使其在灵活布置的基础上，优化房屋建筑应用价值，解决内部功能空间布置不合理带来的隐患[7]。一般而言，在房屋建筑砌体结构的优化布置中，相应纵向墙体的数量应该得到严格控制，要求确保其在三道以上，如此也就可以在更好提升房屋建筑结构稳定性的基础上，切实增强房屋建筑结构体系的使用功能，同时降低了构造柱中的配筋应用量。此外，具体到房屋建筑底部框架剪力墙的设计处理中，同样也需要高度关注，确保房屋建筑底部的框架剪力墙结构得以优化配置，尤其是对于相应结构中比较关键的梁、柱以及墙体结构，都需要进行优化分析，促使承重墙的设计配置较为适宜合理，在避免出现违规问题的同时，更好增强其整体稳定性，避免在传力方面出现隐患。

3.3 优化剪力墙布置

在房屋建筑结构优化设计中，剪力墙作为比较关键的元素，必然也需要进行切实优化控制，严禁因为剪力墙的布置不合理产生异常问题和危害。对于房屋建筑剪力墙的布置而言，首先应该重点考虑到剪力墙的布置位置，在结合相关标准的基础上，充分考虑到后续人们对于房屋建筑工程项目的应用要求，进而选择相适宜的剪力墙布置方案，确保其可以具备较为理想的实际功能，由此解决剪力墙方面出现的异常干扰问题。在此基础上，对于剪力墙自身结构也需要优化设计，尤其是对于一些开洞的剪力墙，更是需要结合其实际功能要求进行严格限定，避免开洞过大或者是所处位置不合理形成严重影响和危害。此外，房屋建筑结构中的剪力墙设计还需要高度关注连梁的处理，连梁设计的难度相对比较大，也极容易出现偏差问题，应该作为优化处理的要点。在剪力墙连梁的优化设计中，设计人员往往需要重点考虑到各方面相关因素，对于约束条件也需要综合分析，以便更好实现对于最终剪力墙整体应用布置效果的优化控制。一般而言，在房屋建筑结构中可以将连梁设计为刚度较小的构件，由此形成较为理想的整体安全稳定性保障效果[8]。

3.4 楼板的优化设计

在房屋建筑结构优化设计中，楼板的优化设计同样不容忽视，要求设计人员能够结合房屋建筑工程项目的整体构建要求，选择适宜合理的楼板进行有效处理，以此更好增强相应房屋建筑结构体系的设计效果。在房屋建筑楼板的设计应用中，设计人员首先应该明确连续板的应用作用，要求在具体设计以及计算分析工作中，可以以连续板作为目标，避免简单利用单向板予以设计处理，如此也就很可能导致相应计算分析工作不够准确，随之形成了较为明显的隐患问题，甚至会因为该方面的设计缺陷，造成后续楼板容易出现变形或者是裂缝隐患。具体到房屋建筑楼板的双向板分析处理时，设计人员应该重点考虑到泊松比带来的干扰，由此实现对于跨中弯矩的合理控制，确保相应计算分析结果更为准确可靠，避免该方面误差影响到后续楼板的最终应用价值。在房屋建筑楼板中双向板跨中弯矩钢筋的设计应用中，一般需要确保其按照纵横叠放的方式处理，以此更好增强相应结构的稳定性，严禁因为该方面的错算或者漏算出现偏差问题，确保相应荷载量的准确度。为了促使相应楼板可以发挥出较为理想的作用价值，往往还需要高度关注组合楼板的设计应用，由此促使相应设计方案更为适宜合理，有助于切实提升楼板的最终应用价值。下图2 即为常见组合楼板设计方案。

图2 组合楼板设计应用

3.5 注重细部优化

在房屋建筑结构优化设计中，细部优化同样也是比较关键的任务，且面临较高难度，要求设计人员能够具体到各个结构细节入手进行切实优化，以此更好提升整个房屋建筑结构体系的设计水平。比如对于房屋建筑结构中的各个构件就需要引起高度重视，以便促使相应构件的尺寸参数较为适宜合理，能够达到最为理想的应用效果，解决尺寸方面的偏差问题带来的不利影响，尤其是对于相互关联的各个构件，更是需要引起设计人员高度重视。另外，具体到房屋建筑结构体系的各个节点上，设计人员同样也需要高度重视，重点针对各个节点的相关部分进行综合分析，了解相互之间的作用力状况，由此更好实现节点位置以及各项参数的优化设计，确保其能够形成理想的稳定性，避免因为各个方向的作用力计算分析不准确，造成房屋建筑结构体系出现问题。

4 房屋建筑结构设计优化策略

4.1 提高设计人员水平

房屋建筑结构设计的重要性较为突出，伴随着当前房屋建筑工程项目复杂性的提升，相应设计难度同样也正在不断加大，如此也就容易在设计中出现各类问题和缺陷。为了有效解决相关问题，确保房屋建筑结构设计方案得以优化，设计人员必然需要表现出较高的胜任力，自身综合素质应该得以提升，由此才能够准确处理各项设计任务，避免因为人员方面的问题，影响到后续房屋建筑工程项目整体设计效果。基于此，在房屋建筑结构设计中，设计团队的选择至关重要，所有参与该项工作的设计人员应该符合相关资质要求，对于房屋建筑结构设计相关工作任务较为熟悉，且熟练掌握和运用房屋建筑结构设计标准和规范，在处理一些难度较大的设计任务时，还需要确保设计人员具备较为丰富的经验，由此较好实现对于人为设计问题的解决，力求更好实现设计方案的切实优化[9]。

4.2 运用先进设计工具

现阶段房屋建筑工程项目的复杂性较为突出，结构体系同样也更为复杂，面临相对难度较高的设计任务，除了要求设计人员具备更高的综合素质以及胜任能力，往往还需要从设计工具着手，促使设计人员可以应用更为先进的设计辅助手段，由此规避设计中常见的偏差问题。在房屋建筑结构设计中应用先进设计工具后，往往不仅仅可以直接提升设计方案的准确度，还能够有效降低设计人员工作难度，让设计人员在更为便捷的设计平台中工作，最终有效降低各类设计偏差问题的发生几率。比如在房屋建筑结构设计中的细部设计方面，因为这种细部优化设计的难度较大，为了促使设计人员具备更为理想的执行效果，往往还需要注重引入运用一些先进辅助技术， BIM技术就可以切实优化房屋建筑结构体系中的各个细节，对于异常问题做到及时发现和自动化调整，应用价值较为突出。

4.3 契合房屋建筑需求

现阶段房屋建筑结构设计工作的优化还应该重点从房屋建筑工程项目自身入手，确保相应设计方案能够契合房屋建筑使用需求，如此才能够较好实现房屋建筑设计方案应用价值的提升，避免设计方案流于形式，出现较为严重的难以适应问题。基于此，房屋建筑结构设计人员应该重点关注于房屋建筑工程项目的预期需求，除了考虑到安全性方面的基本需求，往往还需要重点从功能性入手，了解房屋建筑后续使用要求，进而也就可以有目的地进行优化设计，确保相应设计方案可以得以优化运用。当然，房屋建筑结构设计工作为了有效契合相关需求，往往还需要关注自身可行性效果，避免增加后续出现工程变更的几率。