浅析房屋建筑设计中结构设计优化的应用

杨高起

摘要：进行房屋建筑设计时，对相关的结构进行优化设计十分有必要，其可以减少材料的使用，降低施工成本，减少施工工序，优化施工流程，缩短施工周期，而且提高建筑结构的整体的性能，保证建筑中人们的安全，提高建筑安全系数。下面就结合实际工程案例，分析具体的优化措施，希望给有关人士一些借鉴。

关键词：房屋建筑设计；结构设计；优化应用

中图分类号：TU31 8文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）08-0222-01

引言

对建筑结构进行优化设计，可以把经济实用型以及美观性结合起来，符合人们对现代房屋居住的审美和质量要求，同时还提升了人们的文化素养。除此之外，通过对其结构分部的优化设计，能节约大量的施工成本，提高建筑材料的利用率，进而在保障质量的前提下，让企业获得最大的經济利益。

1.房屋建筑设计中结构设计优化存在的问题分析

1.1房屋建筑选址出现的问题。进行房屋建筑设计中，建筑物的选址非常重要，如果选择建设地基土质为软土，或者地下水位较高，水文环境不适合，将会给以后的施工设计带来很多问题，为了缩短施工周期，提高施工质量，必须重视房屋的选址工作。但是对当前选址工作的调查分析，选址不合理，缺乏科学性，导致建筑工程安全系数低，不利于整个工程项目的建设。

1-2整个建筑结构没有合理的均衡性。进行房屋建筑结构设计中，整体布局非常重要，先考虑所在街道的宽度和长度，以及周围其他建设的标准，再考虑建筑自身的设计情况，为了保证设计的合理性，裙房和主体建筑尺度空间必须控制均衡，除此之外，建筑坐标要和城市街道布局相互适应，避免建筑位置突兀，影响整体的美观性。将建筑、街道、环境等相互融合和协调，确保交通出行方便。

1.3分析图纸设计中存在的问题。进行图纸设计中，要考虑施工步骤情况，如果图纸设计不合理，将会影响建筑工程的整体质量，但是很多设计单位忽视图纸的设计，设计态度不端正，设计的图纸不严谨，在尺寸方面存在较大出入，对各层结构进行设计时使用不标准图集，不清楚各层具体的墙、柱、梁的结构，因此影响房屋的整体设计工作。

2.案例分析

2.1工程概况分析。某房屋建筑工程为6层，总面积为6375平方米，长56.2米，宽16.2米，房屋的开间是4.8米，走廊宽度是2.4米，高度为3.6米，基础持力层设置为粉砂层，冻土深度在1米，地下水的水位在4米左右，要求抗震要求在8度，通过对整体建筑要求的分析，在结构设计中要进行建筑结构优化。

2.2前期工作的优化工作。进行结构优化时要先建立房屋建筑安全监管体系，确保建筑工程质量，强化监督力度，在此基础上，灵活运用，对工程重点内容进行勘察，这样就可以建立起监管范围广、高水平的质量安全监管体系。做好结构优化的前期准备工作，确保进行结构优化安全进行。

2.3构建房屋建筑优化模型。第一点，合理选择设计变量，可以将主要的影响参数作为变量，例如结构的造价、损失的期望等，对有关的参数进行约束，例如结构的可靠度等。在此基础上，还可以将一些局部相关参数列入其中，可以使用预定参数表示，能够减少计算量、编制程序的工作量、设计量等。对目标函数进行确定，优化建筑结构中，选择符合要求的截面几何尺寸、失效概率函数、钢筋截面积等，有效对工程造价进行优化。

2.4对房屋实施分步优化。在该工程结构设计中，为了优化施工流程，提高施工质量，可以对基础拉梁进行优化设计，该房屋建筑的高度为18.2米，工程制定的抗震强度是8级，为了达到良好的抗震效果，可以将基础设计成短柱形式，将两端距离中心十分之一位置作为拉梁的高度，如果建筑的结构很低，设置钢筋利用率为最小，同时为了保证拉梁抗震结构、正负弯矩相互均衡，必须将基础拉梁设计最大。还可以优化房屋的基础载荷，该房屋建筑只有6层，抗震能力测验基本没有这个必要，因此只需要优化风载荷即可化。可以优化钢筋混凝土结构的框架，一般使用推测法进行优化。建筑截面使用有限单元格方式，需要分析所有结构的具体受力情况，再对结构的受力情况进行分解，对框架中的每一个构件都做好结构的优化设计，再通过计算公式，计算并模拟出其最优的结构设计。有必要优化建筑结构的计算周期，选择的墙体是轻质墙体，想要提高最终的建筑质量，设计中其年限和使用年限一定要相同，这样既保证了质量，又节约了资源。优化计算时可以将建筑结构计算周期乘以折减系数，折减系数在0.7～0.8范围，进而计算折减情况。

2.5对房屋上部结构进行优化设计。优化过程必须设计好剪力墙，剪力墙一定要均匀，质量过关，这样楼层的结构重心和平面刚度才能有效重合，同时可以减少上层结构所承受的风荷载，还能有效避免发生地震时对上层结构造成扭转。对于这一建筑而言，为了提高其质量，可以设计剪力墙为大开间，在此基础上增加剪力墙的肢长，这样在一定程度上缩减了剪力墙的数量，还保证刚度符合国家标准规定，有效降低混凝土的用料，节约施工成本。在剪力墙施工中需要使用大量的钢筋材料，对上部建筑设计为大开间之后，可以很好的减少使用钢筋的量，优化企业的经济利益。

3.总结

通过以上对房屋建筑设计中结构设计优化的应用分析，发现在结构优化之前，先选择好设计变量，然后确定目标函数，确定约束条件，设定好优化设计方案等，优化中做好整体性的优化，再进行细致分析，进行分步优化，达到优化的目的，尤其要重视对上部结构的优化设计，其对整个建筑的安全性有很大影响，希望引起设计人员的重视。