建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

卢永兴

北京建工建筑设计研究院青海分院

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

卢永兴

北京建工建筑设计研究院青海分院

建筑结构设计优化方法是顺应建筑行业发展的产物，也是市场经济条件下对资源配置提出的新要求，其为房屋结构优化设计提供了重要的参考，具有不可估量的参考价值。在实际应用中针对建筑结构设计优化的具体要求，在后续设计阶段需要从具体情况入手，按照设计要点进行落实，最终实现结构合理化应用。基于此本文分析了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用。

建筑结构设计；优化方法；应用

1 建筑结构设计优化要求

房屋建筑结构的布置和方案设计有很多种，对于统一建筑而言，可以选择不同方案进行落实。对于已经确定结构布置的方案建筑，在分析和落实阶段，需要考虑相同荷载力的影响，选择不同分析方式。此外房屋建筑结构设计对参数指标有严格的要求，选择用的建筑材料和荷载指标直接对房屋建筑产生影响，都是由设计人员决定的，设计人员的经验发挥重要的作用，经验丰富的设计人员需要对建筑情况进行全面的考虑，作出合理的判断，选择灵活的设计方案。

2 房屋结构设计运用优化方法的重要意义

在常规的结构设计中注重质量安全的问题，但多数结构设计在保障安全质量却忽略了建筑中的工程成本问题，造成造价过高，约15%左右。而且在现代审美角度中缺乏观赏性，对现代建筑企业的设计考察中，多数保守设计，颇为传统的设计风格中规中矩，没有为城市建设带来欣赏元素。这样的设计理念不能跟随时代发展，也无法达到现代社会对于房屋建设的心理预期。那么在与时俱进的建筑领域，为满足现代社会对房屋建设的需求，建筑结构中设计优化方法在应用于房屋结构的设计中就显得格外重要。因为这种优化的方法可以将美观价值，注入经济实用的房屋建设中，并且在节约建筑材料从而降低工程造价，使房屋建筑结构的价值得到体现。与此同时，在使用了建筑结构设计优化方法后，实际建造成本仅为原有建筑成本的70%，使得优化后的建筑更加注重建筑资源的优化配置，从而让建筑企业的经济效益得到显著提高。而基于设计中对资源的优化，降低了碳排放从而促进了环境保护。因此，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中具有美化性、经济性、环保性的重要作用。

3 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

3.1 对建筑结构整体与局部的优化

在进行房屋的建筑设计过程中存在着复杂性、层次性这两个特点。首先，从房屋建筑结构的复杂性来说，要注意选择建筑材料，材料必须符合使用标准，还要结合具体情况，选择建筑结构类型；其次，从建筑结构设计的层次性来说，要对建筑内部做出整体优化，可从建筑局部的结构设计、建筑使用设备、电气设计、安装体系等方面着手。除此之外，可将整体结构设计与局部结构设计同时进行优化，由此形成一个综合性的结构体系，这样一来能够使房屋的安全性与合理性得到提升，而且能够减少不必要的浪费，另外，要尽力保证建筑结构整体的协调优化，保证建筑的截面面积与建筑高度相协调，避免出现墙位错误的现象，在设计过程中，还可以适当运用几何结构，从而使建筑达到简洁、美观的视觉效果。在电梯和楼梯的设计过程中，要保证其稳固性，可以在减轻其自身重力的同时注意对材料的选择(选择承重能力较强的材料)。无论是进行整体结构优化还是局部结构优化都需要制定出合理的结构方案，另外，“部分决定整体”，设计人员可通过先做好局部设计方案，经过整合之后再完成整体设计，达到局部带动整体的效果。

3.2 上部建筑结构的优化应用

房屋结构的上部优化过程中，应当合理规划剪力墙的设置，从而使剪力墙具有均匀的质量。从而在同一楼层内的几何中心与刚度中心能够重合，以便于提高结构的抗震和抗风力能力，使不利影响降低到可以控制的最低水平，最终保障房屋建筑的工程质量。假设房屋类型较为适宜，应当增加剪力墙的肢长，使房屋的使用空间得到优化，从而减少墙肢的数量，保证房屋室内美观的同时，也减少了建筑材料的使用。这样的优化方法不仅能够保证房屋质量，而且能够实现建筑资源的节约。但是需要对当地环境进行严格的勘察，如果当地的区域地质情况并不理想，就需要以房屋的抗震标准为控制前提，进行建筑优化方案，那么也就不能使用大开间的剪力墙优化设计方案。

3.3 下部地基基础结构的优化设计

这对建筑工程下部地基基础结构进行优化设计的过程中，设计人员必须选择合适的设计方案，比如，结合建筑工程实际施工情况选择最佳的桩基础类型，尽量降低施工工程造价，在按照桩基础顶端持力层的厚度对灌注桩的长度进行科学合理的选择，对集中优化设计方案进行合理的对比，进一步选择出最优化的设计方案。根据地建筑工程实际情况来讲，如果需要同时满足总沉降、不均匀沉降以及地基承载力的要求，使用天然基础会比使用桩基础更好，并且施工方法简单，施工时间短，所使用的费用也相对便宜，不失为一个好的选择。

3.4 建筑结构排水系统的优化

出于美观和合理性的考虑，对于建筑结构的优化设计，首要的是考虑建筑的整体结构中的平面结构的问题，不仅要简洁，还要保证墙体于支柱之间的错位不能发生。在拐角区，由于受力较多，因此多选用高和强的建筑材料担任承重材料，达到降低自重的目的。整体结构的设计中要考虑的是重心、刚心和质心，尤其是排水系统的设置，可能要对许多机械设备的荷载能力和荷载强度进行考虑，将排水系统的设置放在地下室内，确保管道的预留尺寸和深度相吻合，降低水平方向的管线，将管道穿过承重墙后，采取加固的措施予以稳固，可以从整体上保证结构和管道网的协调性，发生管道绕梁的概率较低。

总之，在建筑工程中需要在满足在建筑结构长远效益的前提下，需要最大程度减少建筑结构近期投资，提结构设计本身的可靠性和合理性，因此进一步加强研究非常有必要。

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[2]李贵江.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].江西建材，2017，02：82+87.

[3]张浩，孟玲辉.建筑结构设计优化方法的应用研究[J].四川水泥，2016，04：87.