房屋建筑结构优化设计探讨

郭迅滔

摘要：我国经济的崛起于人口密度的增高，推动了建筑业的蓬勃发展。科技的进步与时代的变迁，使得人们对房屋建筑的要求也越来越高。所以建筑业在发展的过程中，建筑结构设计十分重要。有关设计人员和单位子啊设计时，不但应该考虑其经济效益，也要求必须满足使用者的质量要求。为此，本文主要对房屋结构设计的优化方案做简要探讨。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化方法

一、房屋建筑结构设计的基本要求

1.房屋建筑结构的舒适性要求

房屋建筑的设计和施工，是为了满足人民群众的生活需求，因此就必须要重视舒适性要求，比如室内的各部空间都应该灵活分布，要考虑到自然光源与人工光源的和谐统一，并且还要求充分考虑到用户入住房屋后，对房屋可能会进行的改造行为，进行剪力墙结构设计时，剪力墙不必按开间布置，可以两间合并布置为大开间剪力墙。

2.房屋建筑结构的安全性与耐久性要求

房屋建筑的施工，大都具有其商品化的属性，因此就应该努力考虑为用户提供安全性与耐久性俱佳的产品，房屋作为一种消费品，与其它消费品最大的不同就应该是其优越的耐久性和安全性能，这也构成了房屋建筑结构设计与施工的最基本要求。在进行房屋建筑设计施工的材料选择时，應该充分的考虑到建筑结构的稳固性与材料选用的合理性、安全性，应该达到优良的抗风性和抗震性，和使用周期内进行维护和维修的可能性与方便性。

3.房屋建筑结构的经济性要求

进行房屋建筑结构的设计时，要结合各种条件如房屋建设施工的位置、层级和结构特征等，充分考虑到建筑结构的安全性、舒适性和耐久性的基础上，选用最为合理、能够满足经济性要求的建筑结构。进行各个分部构件的设计也应该做到计算精细，在质量标准达到国家有关规范要求的前提下，将资金的投入降低到最优的程度。特别是当进行房屋建筑结构的基础设计时，更加应该充分考虑到经济化指标，因为房屋建筑结构的基础设计的合理性，与房屋建筑的造价高低有着非常直接的关系。

结构设计的基本原则

二、建筑结构设计的原则

1.抓大放小

“强柱弱梁” 、“强剪弱弯” 、“强节点弱构件”等这些都是建筑结构设计中重要的一些概念。虽然说整个结构体系主要是由各种构件之间协同工作的，但是各个构件所担任的角色是不同的，有其轻重之分，抓住主要因素有利于提高房屋的整体抗震性能。

2.层层设防

安全的结构体系是应设置多道防线的，即整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。同时抗震结构体系应具有最大可能数量的内部、外部赘余度，建立起一系列分布的塑性屈服区，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。这些都体现出了层层防线的设计思路。

3.刚柔相济

一个好的建筑结构体系需要合理的刚度，如果结构刚度过大，那么它的变形能力就比较的差，同时在地震来临时将会吸收很大的地震力，于结构的抗震不利。如果结构的刚度过小，则会导致结构产生过大的变形，影响建筑物的正常使用。

三、房屋建筑结构设计优化的具体方法

1.地基是建筑结构的基础

在进行建筑结构的地基设计时，要因地制宜，具体情况具体分析。进行建筑结构地基的设计优化首先是要选择合理的优化方案，如果是基础较深，那么就需要对拟建工程施工现场的地质情况进行全面仔细的勘察，然后再综合其他现场场地的各种因素进行基础选型及埋深等设计。

2.砌体结构的设计优化

砖砌体在房屋建筑结构中主要担负着抵抗侧向位移和承重的作用，它的布置方式较为多变，但是在跃层结构或表现出过大的受力结构中却并不适宜。通常应该对其进行以下方面的优化，优化平立面结构，保证建筑形体的规则性，抗侧力构件平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化。纵向抗震墙体在建筑整体中，必须保证有三条以上，合理规划门窗的开口规格，增加建筑结构的稳固性。

3.建筑底部剪力墙的设计优化

处于房屋建筑底部位置的框架剪力墙因为具有竖直方向抵抗侧力部件的不连续性，所以就增加了受力出现不平衡状况的因素。也就因此而增加了对建筑平面的要求。在设计中，应该尽最大可能将承重墙放置于框架梁之上，如果受到具体条件限制而只能放置于次梁时，就必须要将主梁与框架梁的钢筋配置适度增大，使放置承重墙的楼板厚度增加。同时，在设计中需要楼板错层时，必须是在选用质量较轻的板层填充材料时才可以进行这样的设计。

4.剪力墙的设计优化

对剪力墙进行优化设计，其中连梁是最为重要的环节。如果将连梁的剐度增加，就一会产生增加建筑结构地震作用的情况，同时也就造成了连梁与墙肢的内部受力分配大幅度增加，这样就应该将此处构件的钢筋配置适度增加，从而使建筑材料受到不必要的浪费。设计方式应该是把连梁设计成刚度与截面较小的弱连梁，并且在达到结构的刚度与变形程度要求的条件下，进行经济与变形能力等多方面思考，对构件进行合理的布置。剪力墙设计越多，建筑结构也就具有更大的抗侧力。从而减少建筑结构的位移，却导致了地震力的增大。基于以上的考虑，进行剪力墙的设计时必须要掌握对称和分散与均匀的基本理念，以水平位移限度为准控制剪力墙的数目。

5.房屋建筑结构细部设计优化

进行建筑结构的设计优化，不但要关注整体设计，也应该对各个细部结构部件的设计给予重视，比如进行现浇板的设计时，为了达到去除拐角裂缝与结构受力均匀的目的就需要将异形板划分为矩形板。对于建筑结构底部的框架抗震墙的钢筋配置通常较大，如果在材料选用上使用冷轧带肋钢筋则能够适当减少钢筋配置，从而更加便于施工和达到控制工程造价的目的。

6. 房屋结构设计优化中计算参数的优化

所有的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下，计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层问位移（包括最大位移与平均位移比）和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、墙和柱的轴压比、柱底内力设计值、地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值及超筋超限信息等等。为了分析判断计算机计算结果是否合理.结构设计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确填写抗震设防烈度和场地类别，合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是非常重要的，这些参数要按照电算程序软件的有关规定设置，使结构设计更加合理。

7. 结构构件配筋计算的优化设计

在计算建筑物构件尺寸及配筋的过程中，多次反复调整构件尺寸并进行计算，从中总结出最优化的结构尺寸，使得在一个固定荷载常数下，得到最为经济的计算结果。计算结果应满足两个重要的指标：a、计算结果应首先确保结构的安全性，这是重中之重。b、在满足安全的前提下，使配筋量大致控制在结构计算配筋的范围内，使得构件内的钢筋量切实地发挥其受力作用。

四、总结

现代房屋建筑工程设计方案要求的提高，对建设单位和设计单位的工作人员都提出了更高的要求。设计人员应加强沟通，精心设计。选择合理的建筑结构设计方案，实现房屋建筑经济效益与社会效益的最大化。

参考文献：

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