结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的实践应用

曹孙阳

摘 要：伴随着现代化城市建设步伐的推进，社会各界对房屋建筑结构设计工作有了更高要求。为此，这就需要相关企业在开展房屋建筑结构设计过程中，从实际出发，最大限度地冲破布局之间的传统格局，不断优化和创新。基于此，本文主要从建筑结构设计优化的重要出发，阐述了房屋建筑结构优化设计的要点，最后结合实例加以分析。

关键词：建筑结构设计;优化方法;应用分析

1 建筑结构设计优化的重要性概述

众所周知，建筑结构设计优化，主要指的是利用合理的设计理念，在理论与经验相结合的基础上，加强建筑结构的优化，在保障建筑结构质量安全的基础上，满足住宅建筑的使用需求。其不仅有助于控制建筑整体质量、保证建筑安全，还能有效的控制房屋建筑工程的成本预算，促进企业的经济效益的提升。

近年来，随着我国城市化进程的加快，面对日益稀缺的土地资源，高层建筑将成为未来城市建设的发展趋势。因此，设计人员必须熟练掌握和运用建筑结构设计，并加以优化，才能有效地保证施工质量，扩大施工企业的市场需求，从而有效地优化建筑结构设计。在住宅建设过程中，住宅结构设计的优化可以有效地提高建筑质量和效果，并能有效地降低建设成本，从而为施工企业获得更多的效益。在保障性住房建设中，要遵循的原则是提高保障性住房建设的整体水平。在保障房建设安全的基础上，设计师要在设计方案上力求创新和大胆，超前设计思路，敢于在实践中探索和改进，同时适当降低成本，优化保住房建设的结构设计，在保证建筑整体结构稳定的前提下，全面提高房屋建设项目的经济效益，推动建筑行业的健康发展。

2 房屋建筑结构优化设计的要点

2.1 整体优化和局部优化

建筑结构设计的层次性和复杂性对设计工作提出了更高的要求。因此，在建筑结构优化设计的过程中，要从整体出发，把各部分有机结合起来，实现局部和整体的合理优化，保证房屋质量。从建筑的角度，包括建筑的角度。建筑结构的优化设计要求相关设计人员对各住宅结构的附属体系进行优化。就建筑结构设计的复杂性而言，主要涉及建筑材料和构件的选择。在设计中要充分了解原材料的市场价格，保证住宅质量，合理控制成本;利用Bim和GIS技术，优化建筑结构的空间设计，保证空间设计的平衡和利用率的合理性。因此，住宅结构的设计与优化应做到局部优化与整体优化相结合。

2.2 建筑地下基础结构的优化设计

基础设计作为建筑基础的一部分，是建筑结构设计的重要组成部分。设计人员在设计过程中必须把安全作为最重要的设计原则。根据场地条件，综合研究地质、土壤、地下水等因素的影响，选择合适的解决方案。例如，根据施工现场的实际情况，合理选择桩长作为桩端支护厚度，可以选择桩基础类型，并进行多种优化方案比较，选择经济可行的适宜方案。因此，在设计过程中，设计者应根据合理的基础设计数据，以满足地质条件、沉降条件和地基承载力的要求，分析整体沉降和不均匀沉降，最终选择具有较高经济效益的桩基，从而达到实现了施工周期和节约成本，保证了地基的安全。

2.3 上部结构进行优化

在建筑结构设计中，上部结构的优化设计非常重要。因此，在上部结构优化设计中，剪力墙具有良好的整体性和抗震性能，合理布置剪力墙显得尤为重要。在建筑结构剪力墙的具体布置上，首先要尽量围绕结构布置，在结构中间减少剪力墙的布置，以提高结构的抗扭刚度，同时，要保证剪力墙的质量是均匀的，保证楼板平面刚度中心与结构重心重合，减少外荷载的扭转效应。另外，应尽量采用普通剪力墙，墙肢长度宜较长，两端宜与翼墙连接，以减少小墙腿和短肢墙的数量，保证剪力墙结构体系的合理优化，使之不仅发挥作用其优点是抗侧力强，同时也降低了工程造价。

2.4 结构同建筑的协调优化

在建筑结构设计中，为了保证建筑的整体协调性，在房屋墙、柱的布置过程中，必须结合相关标准和规范，以满足相应的房屋平面要求。因此，在结构设计中，建筑结构体系应具有整体性的特点，不宜过于复杂。同时，墙、柱应合理计算并布置在相应位置。此外，楼层的高度和横截面面积应协调一致。在楼梯、电梯的设计中，要保证建筑结构受力构件的强度和刚度，充分体现刚柔并济的原则，保证建筑结构的安全，控制自重。对于非承重构件，可选用重量轻、韧性好、弹性性能好的材料。在发生地震灾害时，建筑材料的弹性力可以与地震力相互作用，从而提高建筑物的抗震性能。

2.5 建筑结构的安全性能设计优化

建筑结构优化设计的最基本原则是保证住宅建筑的安全。特别是在当前高层建筑逐渐成为城市建筑发展的主要趋势，这对高层建筑的稳定性和安全性提出了更高的要求。因此，高层建筑结构优化设计的关键内容是提高建筑的整体抗震能力，不断提高建筑的刚度、稳定性和承载力，保证建筑结构的刚度和强度。在实际设计过程中，需要设置合理的剪力墙，以保证剪力墙的整体均匀性，使楼板的平面刚度中心点与楼板整体结构的重心重合。同时，充分考虑经济条件，尽可能选用极限抗拉能力强的钢筋材料，并采取隔震措施，将阻尼与隔震技术相结合，形成延性结构的抗震体系，提高结构的抗震能力建筑。

3 工程案例分析

某地区一办公建筑项目，共七层，项目采用钢筋混凝土构筑结构体系，受到施工场地因素的制约，建筑平面宽度为16.3米，长度为58.8米。项目采用现浇式安装框架的梁、板。下面对其结构设计进行分析。

3.1 建筑结构优化模型

首先，合理选择设计变量，通常设计变量是对建筑工程设计影响最大的参数。本项目主要对建筑设计过程中的主要影响参数进行总结和分析，对影响较小或变化范围较小的设计参数进行计算，选取对建筑工程设计影响较小的因素作为预定参数;其次，指出通过一组满足预定条件的函数，确定优化设计的目标函数，并在此基础上进行优化设计计算，有效地降低了工程造价，为施工生产创造了有利因素，清除模型约束。主要包括建筑结构的尺寸、强度、构件和裂缝宽度。在约束目标的过程中，要参考住宅结构设计的相关参数，保证约束条件的设置满足建筑工程的设计要求，从而实现有效的结构优化设计。

3.2 分布结构的设计优化

3.2.1 基础拉梁设计优化，结合本项目楼层少的特点，故在建筑基础选择中采用短柱形式。同时为了保障基础梁配筋能满足最小配筋标准，需要在设计中控制基础拉梁的截面高度在短柱中心距的0.05左右。

3.2.2 基礎负载设计优化，由于本项目采用的钢筋混凝土构筑体系，因此，在优化设计过程中，需要考虑风力负载的影响，并制定相应的优化策略。

3.2.3 计算结构分析，当前建筑结构的优化模型建立完成后，可以进行相应的验算，有助于发现建筑结构设计中的存在的问题，一旦发现问题，就可以制定相应的处理措施，进而实现建筑结构的优化设计目的。

4 结语

总之，为适应时代发展的需要，加强建筑结构设计是促进建筑业进一步发展的重要措施。因此，在房屋结构优化设计中，设计师要认识到自己工作的重要性，严格遵守国家有关建筑规范，根据实际情况不断完善和创新结构设计的优化策略，通过引进新技术、新工艺，实现结构优化的目的，在保证建筑结构稳定性的基础上，提高建筑性能和使用性能，满足人们多样化的住房需求。

参考文献：

[1]陈长春.建筑结构设计优化与把握探析[J].建材与装饰，2017，14（12）：101-102.

[2]尹作庆.试论在建筑结构设计中提高安全性[J].城市建设理论研究，2015（10）：110.

作者身份证号：360102199105118015