房屋结构设计中的建筑结构设计优化

李永增

（大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西大同037000）

目前，房屋结构设计也成为人们关注的焦点。为此，建筑单位需采取有效措施优化房屋建筑结构设计，设计优化能够降低工程成本。在房屋结构设计中建筑结构优化工作也需充分考虑工程预算能否满足使用者对房屋的基本需求，基于合理原则做好建筑结构设计优化，增强结构的科学性与合理性。

1 房屋建筑结构设计优化

1.1 房屋建筑结构设计优化内容

房屋建筑结构设计中，设计人员应准确了解和把握建筑结构设计的内容。房屋建筑结构设计中，要在确保建筑功能及安全的基础上，认真分析房屋建筑结构设计中可能遇到的问题，选择经济合理的设计方案，如图1所示。房屋建筑结构设计中，审计人员需认真分析建筑房屋结构的形式，在结构设计中优选设计方案，采取切实可行的结构设计优化措施，以保证结构设计的整体效果。

图1 房屋建筑结构设计

1.2 房屋建筑结构设计优化作用

首先，房屋建筑结构设计优化可有效增强房屋建筑结构的稳定性和安全性。其次，采取科学合理的手段做好房屋建筑结构设计工作，能够保持建筑人力、物力和财力的持续供应，在改进建筑工程建设效率的同时，也可提高资源利用率，降低工程建设的成本投入。再次，房屋建筑工程设计中要充分满足节能环保的要求，使用符合工程标准要求且污染少的材料，推动绿色建筑行业的长远发展，为实现建筑节能、环保目标奠定坚实的基础。最后，在房屋建筑结构优化设计的过程中，应当维护居民的安全，将房屋结构的稳定性和安全性视为设计工作核心要点，依据居民的实际需求维护建筑设计的科学性，采用先进完善的设计方案，有效控制工程的设计周期，降低人力、物力和财力的消耗，从而切实提高工程的经济效益，促进企业的稳定发展。

2 建筑结构设计中结构优化设计的流程

建筑结构设计中，结构优化设计具有一定的系统性和复杂性，且工作内容较多，工程人员需先创建结构设计优化模型，之后编制结构优化设计方案，随后做好程序设计，最后进行结果分析，以下笔者就对上述几个步骤予以简要阐述。

2.1 创建结构设计优化模型

建筑结构优化计算方案及优化设计模型在建筑结构优化设计中发挥着十分重要的作用。结构设计优化主要指在多个变量中，选择最为核心和关键的参数，并以此为基础建立函数模型，得出最佳参数。监理模型的过程中，先要合理选择设计变量，这直接关系到模型建立的科学性与合理性。另外，变量设计对参数选择也有着不可忽视的影响。科学合理的变量可减少计算编程中的工作压力。之后确定目标函数。在确定目标函数的过程中，应筛选满足函数条件的最优解，随后确定约束条件。如尺寸、强度、弹塑性和应力等要求。在建筑结构优化设计中，设计人员务必保障约束条件均满足设计要求。

2.2 编制优化设计方案

建筑结构优化设计中，多个约束条件及变量参数均是影响优化过程的重要因素。因此，在计算的过程中要采取有效措施将约束条件变为非约束条件，促进设计优化工作的有序开展，如图2所示。同时，全面考虑变量因素的影响，采取切实可行的计算方式，达到建筑结构优化设计的总体目标。

图2 创建结构设计优化模型

2.3 加强程序设计

程序设计主要指在确定设计优化计算方案的前提下编写程序，并将程序直接导入计算机，后期计算中将数据输入系统，计算机在数据分析和计算后方可得出最终结果，以直观生动的方式展现给设计人员。

2.4 结果分析

结果分析在结构优化设计中发挥着不可忽视的作用，工作人员务必认真分析计算机给出的数据信息，从而确定建筑结构优化设计的最佳方案。在结构优化设计的过程中，要充分考虑多种因素的负面影响，推动建筑结构优化设计工作的顺利进行，达到较为理想的设计效果。建筑工程设计和建设的过程中，需要大量的人力、物力和财力支持。结构优化设计的主要目的是减少工程在人力、物力和财力上的消耗，增强建筑结构的稳定性，保证工程质量。

具体来说，在建筑结构设计中，需采取有效措施平衡建筑经济和技术的关系，这样在体现技术优越性的同时，也可降低资金消耗。与此同时，准确理解和把握技术本身产生的经济效益，正确认识技术优化过程中的经济优势，合理利用先进的技术形式。

3 房屋结构设计中结构优化设计的应用

3.1 上部结构优化设计

建筑工程结构优化设计在建筑工程项目中极为关键，设计人员一方面要保证结构安全和建筑性能，另一方面也需适当减少钢筋混凝土用量。建筑结构设计期间，上部结构优化设计通常指的是梁板柱和结构方案选型工作。在上部结构优化设计的过程中，要科学设置建筑剪力墙的数量和长度，增强剪力墙结构受力的均匀性和合理性。布置剪力墙结构的过程中，可以设置少量框架柱。在剪力墙结构中，要在不影响建筑功能的基础上，合理布置框架柱，确保框架结构所承受的地震倾覆力矩在结构总倾覆力矩的10%以内，保留剪力墙结构形式。框架部分需采取框架—剪力墙结构形式。剪力墙设计中的框架柱可有效减少混凝土的消耗量。剪力墙墙身应按要求配置钢筋，且钢筋总量较大，而采用框架柱结构则仅需几根钢筋，有效节约钢筋的用量。

3.2 梁板柱配筋优化设计

建筑结构设计阶段，设计人员应先明确结构设计理念，注重结构体系受力的明确性和规则性，且传力路径也不宜过于复杂，准确把握工程结构，从而达到结构梁板柱建设土配筋优化设计的总体目标，减少配筋的消耗与浪费。如在设计楼板配筋施工图时，板底配筋需充分满足设计的规范和要求，并在符合裂缝及挠度规范的基础上，依据实际计算数值组织开展施工图设计工作，以此替代已经生成的板配筋。

又如，四级剪力结构中，其他部位构造边缘构件需要高度满足计算和构造要求，同时，构造边缘构件的竖向钢筋、固定钢筋必须依据设计规范的总体要求选择直径长度为12的钢筋，中间可选用直径长度为10的钢筋，以减少钢筋消耗量，有效降低工程造价。

3.3 基础工程优化设计

建筑房屋结构设计中，地基主要起到承载建筑自重和应力的作用，设计人员需采取有效措施优化地基结构设计工作，这样一方面可维护结构的安全性和可靠性，另一方面也能降低工程造价。建筑基础在工程建设中尤为关键。地基基础是房屋得以成功建成的前提，直接关系到建筑的安全性与稳定性。房屋基础造价在建筑总造价中所占比重较大，因此，加强基础工程优化设计可改进房屋结构优化设计的效果。

勘测工作中，要求人员结合工程特点、房屋高度、竖向构件内力和场地土层结构等，做好记录工作，在日常工作中也需依据工程现场的水文地质条件和周边工地的施工经验、施工周期和地下水等工程基础结构，对工程造价的负面影响，确定工程基础的具体形式。

比如某项目是一栋20层的高层住宅，建设单位对设计单位提出了十分细致的要求，设计单位需要根据地质勘测报告中的桩基类型和竖向构件的轴力设置三种基础的施工图纸，随后工程预算人员进行了全方位的经济分析，依据工程的难度和工期，选择PHC预应力管桩，这有效降低工程造价，缩短工程工期，显著提高工程的经济效益。

4 结语

房屋建筑结构设计优化直接关系到房屋建筑结构的安全性与合理性。因此，设计单位务必参照工程设计的各项要求，并采取多种手段做好结构设计优化工作，完成梁板柱配筋、上部结构的优化设计，以此全方位满足居民对房屋结构及性能的个性化要求，加快现代化建筑行业的前进脚步。