建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

张令超

【摘要】在本文中，笔者分析了建筑结构设计优化的内涵及作用，并重点探讨了建筑结构设计优化方法在房屋結构设计中的应用。希望本文能够提出切实可行的建筑结构优化建议，从而为我国建筑行业的未来发展提供新的方向。

【关键词】房屋结构设计;设计优化;作用;应用

在过去，我国建筑行业更多追求的是质量和速度，然而随着我国经济和社会发展水平的不断提升，人们对于生活品质有了更深层的理解和需求，对于建筑物而言，人们要求其在满足经济性、适用性、实用性的同时，兼具美观性、环保性和智能性。这种新形势下的新要求，给我国的建筑行业提出了新的挑战，为此，只有不断优化房屋结构设计，才能保证建筑行业的进一步发展。

1、建筑结构设计优化的内涵及重要作用

建筑结构设计优化，就是指建筑设计师在进行建筑图纸设计时，会尽可能地缩减不必要的空间局限，并为业主留下更多的优化整改空间，从而在提升资源利用率、实现工程效益最大化的同时，满足人们对于美好生活的设计愿景，实现建筑物综合性能的提升。

在建筑行业发展的新形势下，做好建筑结构设计优化，具有典型而现实的意义。首先，建筑结构设计优化符合建筑行业的未来发展趋势，能够实现建筑物综合性能的提升。以有效的建筑结构设计优化原则和措施，确保建筑的安全性、适用性、美观性和经济性，更能体现建筑物的“人性化”特征，建筑结构优化设计中会有意识地进行“留白”空间的设计，因此能够在实践中不断查找原有设计方案的不足和缺陷，为提升房屋结构的合理性和安全性提供可能[1]。其次，建筑结构设计优化符合建筑行业可持续发展的需要。对建筑结构进行优化设计，以先进的设计理念和设计技术指导工程行为，能够显著提升房屋建筑中材料、设备、人员的利用效率，实现对工程成本的有效控制，从而保证建筑质量与经济效益的统一。

2、建筑结构设计优化的具体内容

2.1建筑工程方案设计

在明确工程建筑设计要求的前提下，建筑设计师需要对建筑结构体系和建筑结构形式进行合理的设计，保证其目标与要求的一致性，在此基础上进行建设资金的优化统筹，对施工材料、施工条件、外部环境等进行细致的勘察，从而确保提出一个最优的设计方案。

2.2建筑工程基础设计

我国幅员辽阔，地理特征差异大，因此在进行建筑设计时，特别要关注的就是建筑工程的基础设计，只有在对客观情况进行综合分析之下得出的科学荷载力分布设计，才能为上部结构设计提供准确的数据支持，才能确保建筑物安全性、实用性、美观性的实现。

2.3建筑工程简图设计

建筑工程简图设计是确保工程合理性的前提，以合理的方式进行简图设计，对建筑主体结构进行科学安排，要求我们做好变量的选择、目标函数的确定以及约束条件的确定等步骤，以此实现对各项参数的严格控制，保证施工质量、提高工程的经济性、避免各类施工隐患的出现[2]。

3、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的具体应用

根据不同工程的不同要求和标准，建筑结构设计优化方法呈现出多种类型，比如截面优化、分布优化、种类优化、外形优化、拓扑优化等等，根据房屋结构特征，设计师可能选择一种，也可能选择多种方式进行结构设计优化，一般而言，选择的优化方法越多、越全面，那么难度系数和设计变量维数的要求也会更高[3]。在房屋结构设计当中，常见建筑结构设计优化方法主要被应用在以下几个方面。

3.1基础结构设计优化

建筑物的基础结构是决定建筑物质量和寿命的关键，因此也是建筑结构设计优化的核心内容，从建筑物的整体规划和使用功能出发，结合地质勘查结果进行综合分析，找出二者之间的最佳契合点，并结合建筑周边人文形态、建筑成本造价以及建筑物的美学价值进行统筹规划，以此确定出最合理的基础结构施工方案，从而为后续施工中的各项设计优化实现打下良好的基础。就目前而言，我国常见的桩基础施工技术有预制桩施工技术和灌注桩施工技术，在设计时应结合地形特征、施工水平、成本投入选择合适的施工方式以及合理的工程参数。

3.2建筑主体结构优化

房屋建筑的上部结构是整个工程主体的重要组成部分，也是建筑结构设计优化中的重点环节，在进行优化设计时，一定要注意做好楼层高度与宽度的整体控制，并优化梁与柱的分配。首先，在我国房屋建筑发展趋向高层化的今天，任何一项工程的设计都必须坚持实事求是的原则，只有综合考量基础承载力、房屋使用寿命以及质量保障指标以及外来风险评估结果，才能确保楼层高度合理，房屋符合建筑安全质量标准。此外，要对建筑物的高度宽度比值进行合理结构优化，保证楼层刚度的中心点集中于整体结构的中心;同时对内部梁、柱进行优化分布，可以以大开间的方式减少剪力墙数量，加大剪力墙长度，从而在保证工程质量、减少工程成本的前提下，为业主提供更多的发挥空间。

3.3整体性与局部性兼具的建筑结构优化

所谓整体性，就是从建筑物的结构体系、设计体系、安装体系等多个要素进行考量，在对单个要素的每一个环节进行优化的基础上，确保各个体系之间不会发生横向冲突，从而取得叠加效益的最大化。而局部性，就是对建筑工程全过程中所需要使用到的材料、设备、人员进行调整、统筹的过程，使每一个生产要素都能达到最佳状态，从而为最终建筑结构的整体优化提供有效支撑。

3.4节能指标结构设计优化

在建筑物环保性能要求日渐提升的今天，对建筑节能指标结构进行设计优化具有了时代性意义。在建筑结构优化设计时，要格外重视做好电气管线以及输水管线的设计工作，并使之与建筑结构框架、墙体相结合，做好预设性方案，从而保证预留孔洞与管线敷设的数量和指标要求相一致，使管线呈现出流畅感和合理性。此外，还要重视做好建筑朝向设计以及室内布局设计，从而使建筑能够更多地利用自然太阳能、风能进行室内温度、湿度的调节，减少暖通空调的使用频率。

结语：

建筑结构优化设计能够有效地提升房屋建筑的安全性、实用性、经济性和美观性，是未来我国建筑行业发展的大势所趋。建筑设计师必须不断提高自身设计水平，全面分析优化措施，积极进行业务创新，只有这样才能促进建筑行业更好的发展。

参考文献：

[1]李珍珍，翟孟强，王双建.房屋结构设计中建筑结构的优化设计浅析[J].装饰装修天地，2019，（14）：123.

[2]赵子清.浅议高层建筑混凝土结构方案设计与优化[J].中国房地产业，2019，（20）：125.

[3]王娜娜.房屋建筑结构设计中优化技术的应用分析[J].中国房地产业，2019，（20）：160，162.