房屋建筑结构设计优化方法及应用探析

鲁阳

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1 房屋建筑结构和经济效益之间的关系

设计人员在进行建筑结构设计和优化时，首先要平衡好建筑结构安全与经济效益的关系，这是结构设计优化技术应用的基础。

对于房屋建筑而言，其造价与结构设计有很大的关系。结构设计是否合理和优化将直接决定实际造价。因此，在进行建筑结构优化设计之前，必须分析建筑层数与用地面积、建筑造型与经济性、建筑结构与设备的关系，为后续的建筑结构优化设计做好前提。

1.1 建筑楼层与用地面积的关系

在实际工程中，随着建筑物层数的不断增加，高度也会相应增加，相邻建筑物之间的距离也需要增加，从而增加用地面积，即建筑物层数与用地面积之间存在一定的关系。因此，设计单位在实际工程结构设计过程中，需要尽量减少用地面积，增加建设项目的层数，以降低建设成本，这也是住宅结构优化设计的重点。

1.2 建筑形态与经济的关系

如果两个房屋建筑项目的建筑面积相同，一个项目的平面形状为圆形或相对较多，前期墙体所消耗的面积相对较小，造价相对较低。通过相关专家的研究发现，建筑构件的平面形状为方形或圆形，可以具有良好的力学性能，并在很大程度上减少相关辅助材料和设备的使用。因此，在建筑结构优化设计过程中，设计单位应考虑并合理选择建筑物的平面形状，以降低建筑结构设计成本，提高经济效益。

1.3 建筑结构与设备的关系

随着现代住宅建筑工程高度的增加，给排水管道和电气设备的材料需求也在增加，住宅建筑工程的设计成本也将随之增加。因此，设计单位在进行建筑结构优化设计时，可以对这方面给予合理的考虑和具体的应用。设计单位在进行建筑结构设计优化时，需要综合分析建筑结构与建筑设备的关系，根据不同建筑结构的特点和工程实际情况，选择设计优化方法。在保证建设工程质量的前提下，选择一些性价比高的建筑结构类型，合理配置相关的建筑设备和材料，从而降低建筑结构设计和施工成本，最终提高资金的利用率[1]。

2 当前房屋建筑结构设计的现状

2.1 建筑结构设计图纸不够详细

建筑工程施工中最基本的要素之一就是图纸，它也是建筑工程中必不可少的关键要素。整个施工过程相关工作的开展需要以图纸为基本参考。只有设计出科学完善的建筑结构图，才能为施工提供方便，避免后期不必要的变更。但目前一些施工企业提供的建筑结构设计图纸并不完善，图纸中的细节不够详细。另外，有些图纸不够专业，而且没有严格按照相关标准绘制标识也不是很清楚，这种不规范的设计图纸对施工造成很大的不利影响，甚至使现场施工陷入混乱状态，最终导致施工安全事故。

2.2 基础选型不科学

对于房屋建筑来说，使用功能的重要性毋庸置疑，但安全性也非常重要。建筑物的安全水平主要取决于建筑结构设计的合理性。建筑结构选型是否科学，所用材料是否符合规范要求，承载力是否达标，抗震等级是否合理等，将直接影响建筑工程的整体安全水平。从目前的情况来看，中国建筑业经常出现不合理的建筑结构选择问题，如建筑承载力低、建筑基础差，容易导致后期建筑不均匀沉降，最终导致各种安全隐患。

3 如何在建筑结构设计中运用优化方法

3.1 将重要结构的优化与保存放在首要地位

建筑结构中的重要结构往往是承重等安全问题的关键，它是承重结构中最重要的部分，关系到建筑的质量和安全水平。因此，有必要从整体布局结构上对框架的布局进行分析，以确保重要的框架结构不会因审美需要而牺牲安全性。同时，在设计中要平衡整个建筑结构体系，不能盲目追求结构的刚度和强度，从而更好地保证建筑结构的稳定性和安全性。同时，由于建筑结构是整个建筑的基础，需要在设计中进行全面的风险评估和预算，充分考虑建筑结构在施工和后续使用过程中可能遇到的各种风险和潜在的安全隐患，并及时采取预防措施。

3.2 高层建筑结构的合理设计

在建筑结构设计中，高层建筑结构的框架设计难度较大，安全性要求也较高。通常需要更大的抗震能力来稳定整个结构。目前高层建筑结构框架设计主要采用混凝土作为建筑材料，在具体的设计和施工中，要注意混凝土的强度不能超过C40，严格控制混凝土的强度拌制和使用，为了提高建筑结构在高层建筑的设计和施工中，采用抗弯、抗压、抗震的能力。在高层建筑框架结构基础部分的详细设计中，应考虑宽基础宽度、不均匀地基、软地基等。因此，如果基础柱埋深大于3m，建筑设计人员应考虑地下室的施工，以提高地基承载力，以满足设计的安全要求。同时，基于风险防范，地下室板不能延期。根据实际情况，采用微膨胀混凝土浇筑，以提高高层建筑框架结构基础的坚固性，从而保持整体结构稳定性。

3.3 规范抗震设计

建筑结构优化设计的最重要目标是提高结构整体的稳定性，减少地震等自然灾害对人力和财力的负面影响。因此，在完善建筑结构优化设计方案时，应充分规划结构的抗震设计，并注意截面高度的确定和调整。同时，要对不同主轴方向和水平方向的承重柱进行抗震分析计算，充分考虑框架在整个建筑结构横向和纵向的稳定性，从而避免在实际设计和施工过程中出现配筋不足的现象。

4 结束语

通过建筑主体结构设计的优化、整体和局部的结构优化、上部结构和地下结构的完善设计、抗震结构的改良、排水管道结构的优化，以及建筑节能结构的设计等措施则使房屋建筑结构得以更科学的优化，提升房屋建筑的舒适性，并且对建筑结构设计的优化已成为建筑结构设计中的重要发展趋势，相关研究人员需要对建筑结构的优化方法进行研究，提出建设性的意见与建议，让房屋建筑结构设计更具创新性，顺应市场发展，满足各方面的需求。