房屋结构设计中优化设计方法的应用分析

张 学 兵

(大同市华岳建筑设计有限责任公司，山西 大同 037005)

0 引言

随着社会经济的不断发展，人们对居住环境的要求越来越高，住房供不应求，因此国家对住房建设不断加大投资。建筑设计决定着建筑的整体美观性和舒适性，建筑结构决定着建筑的整体安全性、性能使用完善性。所以房屋结构设计应该在高度、刚度、设计要点等细节方面进行科学合理化的把控，在保证结构的功能性以及安全耐久性的同时最大程度上做到减少用地面积，追求房屋建筑的经济性。随着计算机网络的发展，在计算机的辅助作用下，实现把工程设计问题转向为数学计算问题，也不失为一种优化结构设计的方法。

1 我国房屋建筑业及房屋建筑结构设计的发展现状

由于我国的特殊情况，在改革开放后，房屋建筑行业在最近几年呈现喷气式发展，房屋的建设呈现过快的趋势，使得房屋的建造技术与思想发展不平衡，出现很多建筑结构上的问题，但由于国家对于建筑行业的扶持，建筑行业发展靠外力的成分过多，导致房屋建筑行业的结构问题没有得到很好的反思和改善。随着时间的推移，人们越来越认识到这个问题，对于房屋结构中设计的缺陷所导致的质量问题需要迫切改善。所以在技术高速发展的今天也要关注到建筑结构的设计。

2 目前房屋结构设计中出现的问题

2.1 房屋结构设计与实际施工相脱节

对房屋结构设计不重视，在设计时偏向于以往的设计方法，不寻求突破，导致房屋结构设计不符合要求。建筑结构设计图纸存在多方面的问题，不规范的大量设计环节，不标准的图集，在一些设计图纸中相对于地上、地下结构标高、层高、梁柱编号等高层信息并没有给予一定说明，导致现场施工没有统一标准，靠自己的经验来施工，使得设计图纸失去意义。施工无法完全体现结构设计的要求，最后导致整个房屋建筑结构领域不理想。

2.2 房屋建筑结构设计图纸中对布局分布不合理

房屋结构设计内容包括地下部分设计和地上部分设计，在设计时对于结构布局影响因素较多，所以有时会出现房屋建筑结构设计不规范的现象，究其原因主要是设计人员的专业能力不足，对房屋建筑条件的分析不够透彻，因此在对房屋建筑结构设计时要遵守规范，要做到严谨性。

3 房屋结构设计中优化设计方法具体分析

3.1 优化房屋建筑的整体性与局部性

建筑设计具有一定的层次性和复杂性。整体设计体系、结构相关体系、安装体系组成了整个建筑设计。每个体系之间又互相联系着，它们都有许多复杂的分支，在对建筑结构设计优化时，要对每个分支进行考虑和优化，组成一定的系统。而复杂性，主要体现在建筑结构和各种建筑零部件方面，内容较多，比较繁琐，因此在对其进行优化时，要从整体到局部，形成一个有条理的系统，否则很难对全部结构进行优化。

3.2 对建筑寿命和阶段性进行优化

每个建筑都有寿命周期，在建筑物交工使用后，每个阶段其耗损速度不同，因此要在使用年限内，对每一个阶段要进行评估，做好结构优化，虽然这个过程比较繁杂，但对整个建筑的经济效益有很好的保障，不仅保证了建筑物的质量，而且有利于优化整个建筑物的使用寿命。

3.3 对建筑的基础进行优化

建筑一般有以下几种基础形式，独立基础、条形基础、平板式筏板基础和梁板式筏板基础等。建筑结构采用无筋或配筋的整体基础形式叫独立基础，截面形式有锥形、阶梯形等，适用于建筑项目所在地区地质较好的情况和多层框架结构；条形基础指的是若干柱子沿着一条线排列而形成整体的形式。它的刚性比较好，但需要良好的地质情况，否则容易产生不均匀沉降。当地质情况较差，建筑物比较庞大，荷载比较大时，可以采用板式基础，它能够很好的改善地基不均匀沉降的情况。因此在选择基础类型时，要根据实际地质情况和设计要求选择相应的基础类型，以保证建筑物的整体质量和安全。

3.4 优化建筑主体上部结构

上部结构指的是建筑项目基础以上的部分。包括墙体结构、梁板结构、建筑材料，管道设计等。在对上部结构优化时，首先要考虑布置剪力墙。对于底层的建筑，墙体可以采用框架结构，通过增加剪力墙的方式,来使高层建筑物的刚度和强度满足建筑的抗震要求，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，对墙肢长度进行加长，这样不仅可以减少墙肢的数量，还可以降低混凝土的使用。对于6层以下的建筑，应该采用混合结构，从而达到减少使用钢筋混凝土，降低工程造价。通过新兴技术，降低墙体的重量，比如采用墙体加气块建筑技术，减少实心砖的使用，从而降低梁板和基础的荷载，减少建筑材料的使用，达到降低工程造价的目的。在建筑结构部件上选择合适的尺寸，比如在科学合理的选择建筑物内部、外部的柱、梁截面尺寸，在精确计算各个部件的尺寸后，在符合规定的同时，采用最小的尺寸，既能满足建筑结构的需要，又降低了工程造价。

3.5 结构优化与建筑优化保持协调

建筑整体造型是人们直观的感受，建筑结构给人带来内部的舒适感。两者都很重要。因此建筑结构优化应与建筑优化保持协调，即结构设计要与建筑的外观和平面布置相协调。结构设计要保证建筑外观的简洁和美观。首先墙体与支柱不能有错位的现象，在某些转角处，荷载比较大，要选择高强度的建筑材料来承重。对于建筑的整体来说，要做到重心、刚心、质心三者正确交叠，不能出现扭转的现象。

3.6 结构优化与排水系统优化保持协调

在房屋结构设计中的一大重点就是排水系统的设置，它是不可缺少的部分。排水系统中涉及到的机械设备很多，其中不乏荷载能力、荷载强度较大，最好的办法是将其放置在地下室，而且要注意到实际尺寸与预留的埋设深度要符合相关规定。管道在铺设过程中，可能会出现贯穿柱或梁的情况，设计人员要尽可能减少这种情况的发生。如果发生管道穿越承重墙的情况，必须对承重墙进行加固。总的来说，要保证结构优化与排水系统优化保持协调，减少管道穿梁、绕柱现象。

3.7 结构优化与电气优化保持协调

通常电气管线安装在墙体和楼板的位置。在这种情况下，安装电气管线可能会比较困难，有时候电气管线可能要穿过梁，那么就需要在梁体上面打洞，让电气管线穿越。而且在结构设计时应该尽量保证梁体与墙体的宽度相等，如果不相等，需保证它们一面对齐，使电气管线不漏在外面，保证美观和安全性。建筑构件较多的部位是在电梯间，因此要对电梯部分进行重点设计，保证管线和结构设计的合理性。

4 结语

房屋建筑结构计面临严峻的挑战，建筑结构需要在高度、刚度、设计要点等细节方面进行科学合理化的把控，保证搭建优化的高层建筑结构。为了设计出高质量、高水平的建筑结构，然后针对具体问题进行优化。在建筑材料上选择符合设计要求的，在基础设计和上部结构设计，选择最优的方案，合理布置管线，不仅保证良好的房屋建筑结构质量，而且实现美观建筑形态，促进房屋建筑的蓬勃发展。