浅析房屋建筑的结构设计优化的原则与方法

杜荣奎 陈辉

摘要：近年来，随着我国建筑行业的不断发展，越来越激烈的市场竞争给国内建筑行业带来了巨大的压力。因此实际工作中，为保证整体工程质量安全，适应我国建筑建设的时代发展和城市规划的需要，就必须通过不断的实践来进行建筑结构设计的优化，需要设计人员在进行房屋结构设计时在考虑房屋的质量的前提下，要提高房屋应用的经济效应和美观程度。基于此，本文将着重分析探讨析房屋建筑的结构设计优化。

关键词：房屋建筑；结构设计；原则；方法

1、房屋建筑结构设计优化原则

1.1、安全性

在房屋建筑结构优化的过程中的过程中首先要考虑的就是稳定性与房屋建筑结构的安全性，并且在优化时要尽量节约房屋建筑结构的优化成本，在进行优化方案设计的过程中要紧跟当今社会所倡导的绿色健康无公害的步伐，积极将健康绿色的理念引入到房屋建筑设计的方案中。另一方面房屋建筑优化结构设计也应积极响应国家所倡导的节能理念，要充分利用自然能，设计时应充分考虑怎么设计才能让自然能发挥其最佳的效果。

1.2、环保性

房屋基础结构直接关系到房屋结构的整体功能和稳定，因此在基础结构设计环节中要全面应用建筑结构设计优化方法，对地基地质、桩基类型、基础结构等方面的设计进行全面地控制，合理确定桩基工程的形式，把握桩身长度和直径，优化基础结构的方案，确定基础结构、施工技术和资金投入的平衡点，在全面进行建筑结构设计优化的基础上，提升和保证房屋整体结构强度、结构稳定性。

1.3、经济性

考虑开发商的经济效益设计师们在优化结构时，也要考虑建筑项目资源分配的最優化，尽力的为开发商节约资源和成本。

1.4、创新性

实验一些新的结构和思路建筑设计师在对建筑结构设计进行综合考虑时，需要充分结合之前的经验和教训，大胆的进行创新，实验一些新的结构和思路，不断引进新的技术。总之，要注重使得其设计的建筑作品在优化的同时也要具有实用价值。

2、房屋建筑的结构设计优化方法

2.1、建立结构优化模型

结构优化设计通常情况下分为两部分，一部分是结构优化设计模型，另一部分就是结构优化计算方案。所谓的结构设计优化就是变量中选择出主要的参数，然后根据数据分析建立起函数模型，运用函数模型借助较为科学的方法计算出最优解。建立模型的步骤一般有以下几步：一、选择合理的设计变量。设计变量的选择对于模型的构建具有重要的意义，设计变量的选择将会影响到对设计要求影响较大的参数的选择，进一步涉及到参数重要性的区分问题。选择出了合理的设计变量在很大的程度上能够减少计算编程的工作量；二、确定目标函数。首先找出满足函数条件的最优解，然后确定约束条件。在房屋的优化设计中存在着很多的约束条件，其中有：应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从弹塑性约束等，在进行优化设计时要确保所有的约束条件都在规定的范围内，能够满足设计规范，即在规范条件内满足约束条件。

2.2、设计计算方案和程序

在进行结构优化中，设计人员应保证计算方案合理优化。在这个过程中，涉及很多约束条件和变量，所以在设计人员在进行计算中，要了解这些约束条件，然后进行合理的分析，最后考虑工程的变量，运用数学计算方式，进行优化设计。在模型建立和设计方案确定后，设计人员要根据设计方案制定相应的程序，然后将这些变量录入到计算机中，然后有设计变动，就要在基础结构上进行改写，将新的程序录入到计算机中。计算机在计算中只需要相关编程数据，然后计算出对应的结果。

2.3、认真分析统计结论

设计师在进行大量复杂的计算之后，要认真对统计结果进行分析，并找出各个设计方案所得结果的异同，综合考虑设计情况与进展确定最优设计方案。在进行结论分析时，设计师还有对一些细节问题多加留意。房屋的建设是一个漫长的过程，需要消耗大量的人力、物力，建设成本对于建设单位的利益和房屋使用者的利益都有很大的影响。因此，设计师需要在把握细节的基础上，从宏观上把握当事人的利用，有效节约建设成本，进一步优化建设方案。在进行建筑结构优化设计时，设计师要杜绝脱离建筑实际，盲目追求创新的现象。同时，设计师应当具有全局意识，一切从企业、人民的利益出发。

2.4、灵活运用建筑结构设计规范

设计人员需要全面理解规范条文，正确灵活的运用建筑结构设计规范。例如在规范中对剪力墙设计的要求是剪力墙需要上下贯通，剪力墙的布置位置最好是在结构的外围，因为这样可以增强结构的抗扭作用，从而让建筑结构的刚度有连贯性且变化情况稳定，但是作为一个优秀的工程结构设计师，应该灵活运用这个要求，不仅要考虑规范的要求，还需要考虑温度对楼层的影响，从而控制剪力墙的间距，防止剪力墙裂缝增大而增加建筑结构的不安因素。

2.5、具体设计要点把控

2.5.1、主体优化

房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。

2.5.2、结构细部优化

对于房屋建筑结构来说，一定要重视房屋建筑的分部结构优化工作。首先，在建筑物进行前期设计时，就应该深入考虑方案的合理性，为后期结构设计做好铺垫，才能完成合理完整的建筑物。与此同时，中国有句老话叫“千里之堤毁于蚁穴”，说的就是重视细节的道理，主体结构构建好了，但是如果局部位置出现问题，将危及整座建筑物，结构细部的优化工作包括了结构细部的设计工作，如平时我们工作中给常见的矩形现浇板做设计时，需要对其先做分析，避免在拐角处有裂缝，这都是细节，但如果不注意，引起的后果将不堪设想。

2.6、注重利用计算机技术

通过建筑结构优化设计和计算机技术的结合，设计师利用计算机仿真的设计优化方法对建筑结构优化设计带来了很多新的思路。建筑设计师能够利用计算机软件建立各种便于分析的模型并通过计算机的优化计算为设计师提供精确的数据最后达到建筑设计的优化。计算机技术的运用可以说把建筑结构优化设计这样一个工程的问题转变成一个数学的问题。特别对于大型的复杂的建筑结构设计中，计算其技术拥有人脑不可替代的优势。对于一些超高建筑的抗震、抗风等等设计问题计算机技术的合理运用能够分析得到很多精确的数据为建筑设计师在具体的设计中提供可靠的参考数据，可以大大提高建筑设计师的工作效率。

总言之，现今随着我国建筑工程项目的逐渐展开，有关建筑结构优化设计的问题将更加的突出，为了有效的适应城市的整体美观规划，相关人员要不断强化对建筑结构的优化设计在房屋结构设计中的应用，在保证建筑基础功能的基础上进行设计，提高建筑主体的质量，已最终满足人们对房屋建筑的现实需求。

参考文献

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