探析房屋建筑结构设计优化措施

张龙龙

【摘要】房屋结构设计中优化技术是复杂的系统工程，不但需要相关结构设计工程师正确地使用结构分析软件、选择最佳结构体系，同时，充分运用科学的方法与手段，大力降低工程建设造价，让房屋结构优化贯穿整个设计过程，从而体现出结构优化的价值，让房屋结构设计功能更加适人们居住与生活。

【关键词】房屋；建筑结构；优化技术

1结构设计优化的意义及要求

1.1结构设计优化的意义

（1）功能性

結构优化设计能够根据工程的需求对结构造型、受力性能、结构材料等进行优化配置。比如选择圆形、方形的结构进行方面平面设计能够增加结构的受力性能。因此，工程结构的优化技术，是工程实现既经济又安全，既美观又实用的途径。

（2）节约造价

合理的结构设计能够根据建筑结构的空间和层面，增强结构的各种性能，结构设计受力性增加、抗震性增加不断可以减少结构所需物料，还能减少基础和装修物料，达到统一协调的目的，实现了结构的经济安全。

1.2房屋建筑结构设计的基本要求

（1）房屋舒适性要求

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，应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。

2房屋建筑结构优化设计的阶段

对房屋结构进行优化设计，是大量运用了科学知识，这能够充分运用其资源成本，使得其结构既安全、美观，又经济实用。而且通过调查发现，经过优化设计的房屋结构其质量和成本都远远要优于其他没有运用结构优化设计的。建筑设计师们在对房屋结构进行设计和优化时，一般会按照一定的步骤来进行。

2.1变量的选择

通常情况下，对设计人员决定最终设计方案起到重要作用的参考数据，都可以作为变量供设计者进行选择。如工程的目标参数包括房屋价格参数和预期产生的损失参数；工程的控制与约束参数包括表示房屋架构可靠性能的参数等。如果房屋建筑的设计者以变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考指标，那么相应的建筑结构设计、编程和计算有关的工作难度将会降低，设计者也可以更好地找到符合优化设计的参考数据。

2.2对相关函数的确定

设计者要根据事先设定的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的那一组函数，从众多组相似的参考函数中进行合理科学的选取，并分析这组数据函数的相关各种性质，从而最大限度的降低房屋建造的成本费用。

2.3条件的衡量

处于对增强房屋结构稳定性和耐用性的考虑，房屋设计的约束指标应当包括房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性、受力限度和变形限度、结构的可塑程度和结构的确定程度等。在实际的设计过程中，设计者应当结合房屋建造工程的具体情况，对施工实际中的约束性条件和目标确定的约束性条件进行比较和分析，确保各种条件都符合相关的建筑规定要求，从而实现优化设计的目的。

2.4确定最佳方案

执行以上所述步骤，综合考虑各个方面，不能为了降低投资而忽视设计优化的作用，正确处理经济和技术的对立统一关系，设计过程中，不能过分强调节约，忽视技术问题，也不能过分强调技术，轻视经济性的要求。因此，房屋建筑结构优化设计是一项比较复杂的综合性决策问题，往往存在对立面，满足经济、适用、安全、美观及便于施工等原则，这五个原则之间也互相矛盾，所以需要进行研究、探索，实现用最少的投资，获得最大的效益目标，满足设计要求。

3房屋建筑结构设计优化措施

3.1地基是建筑结构的基础

对建筑物的稳定性起着决定性的作用。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。

3.2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，必须要慎重，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。

3.3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，一般要将宽度控制在2m或2m以下，这样的设计有利于增加建筑结构的稳固性。

3.4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。所以，在进行房屋建筑结构的设计时，不应该选择将大刚度窗下墙当做连梁的设计。应该选择的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。一般来说，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。

4结语

通过优化设计手段进一步加深对结构优化设计在工程造价控制中的重要性认识，创造合适的条件，确定合理的目标，采用科学的控制方法，各个方面达到最佳结合，降低工程的总造价，这不仅符合现今建筑商对于建筑结构效益的追求，也是市场可持续发展的需求，更是适应绿色环保的要求。

参考文献：

[1]曾耀辉.浅谈住宅建筑设计中存在的问题[J] .自然科学.2013，（03）135.

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