试析住宅建筑结构设计的优化分析

白露 柳青

摘要：随着我国社会经济持续发展，人们生活质量越来越高，对住宅建筑结构质量提出了更高的要求，既要保证住宅建筑结构质量达标，也要满足人们的需求。在住宅建筑结构设计优化价值的基础上，本文分析了目前住宅建筑结构设计优化意义及现状，并提出优化的步骤和应用方法，希望对类似工程有一定参考和帮助。

关键词：住宅建筑;结构设计;优化内容

前言

在住宅建筑结构设计方式多样化不断推进和市场竞争压力逐步加大的背景下，住宅建筑结构设计得到了飞速发展。开展住宅建筑结构设计优化分析，既能大幅度提升住宅建筑的使用性能，也可以在保证施工质量的基础上，提升美观性和艺术性，改性居民的居住环境，满足人们心里和生活的需求。基于此，开展住宅建筑结构设计的优化分析研究就显得尤为必要。

1住宅建筑结构设计优化的意义

1.1 住宅安全性

GB50068 中对建筑的安全性给出了三个等级，这在建筑结构设计时是必须严格执行的标准。严格意义上建筑构件应与建筑整体的结构安全等级相适宜，但一般要考虑综合经济效益，因而可以对部分构件做出调整。这里要注意，对于结构设计优化认识不够深入的话，往往容易将其误认为是“抽钢筋”，降低安全度，事实上经过设计优化，结构设计被再加工，减少设计差错，节约用料，使结构布置更加合理从而更能够保证安全性。结构设计优化首要考虑的是建筑的安全性能，如果不能满足良好的结构外观与实用性，也无法推动销量。

1.2 住宅经济性

房地产市场依然在持续去库存，当前热点城市房价过热，房子卖不动，三四线城市缺乏销售动力依然卖不动，对于房地产企业来说，关键还是要考虑降低成本，增加利润。住宅建筑的经济性，是投资者考虑的重点。换句话说，控制了成本才能保证房地产企业的生存发展。从住宅建筑的用地面积、结构分布、建筑设备、层数以及结构外观几个要素之间的相互关系来看，住宅建筑只有一个楼盖，层数越高，考虑建筑重量，基础结构的承载力必须适应自重，成本必然高，而考虑到采光等因素，住宅层数越多，建筑高度越高，相应地就需要调整建筑布局，用地面积就会增加，同时要保证给排水、电气供应，建筑设备也要增加。当结构安全性有保证时，结构设计优化就可以对结构外观进行调整，比如将方形的住宅结构外观调整为圆形，可以缩减墙体面积，可使占地面积略微减小，并且可降低后续墙体装饰的成本。

2目前住宅建筑结构设计优化现状

就目前我国住宅建筑结构设计优化的发展现状来看，虽然在城市化进程不断推进的背景下，住宅建筑得到了良好发展，设计优化的方法也越来越多在，但在具体操作中仍然存在很多缺陷。比如容易忽略对整体结构布局和空间规划的优化，阻碍住宅建筑结构设计优化企业自身竞争优势的提升，很多优化之后的价值没有得到充分体现。为解决这一问题，必须充分发挥优化功能，通过分析计算各方面的数据，促使住宅建筑结构设计优化能够在满足工程实际数据构建的基础上，挣脱影响因素和变量效果的限制，以实现对住宅建筑结构的整体优化，充分发挥出住宅建筑的经济效益和美学价值。

3住宅建筑结构设计优化的步骤和内容

构建住宅建筑结构设计优化模型→确定目标函数→制定约束条件→设定相关的应用程序。

3.1构建住宅建筑结构设计优化模型

住宅建筑结构设计优化中，结构参数优化技术和结构模型设计的重中之重，主要内容是从多数结构变量参数中，选择出科学合理的参数。然后进行结构函数计算，保证住宅建筑的结构承载力处于最佳状态，再按照相应的计算编制来构建模型，从而保证结构设计中各项参数合理有效。

3.2 确定目标函数和制定约束条件

当模型构建完成之后，还要对模型的目标函数进行确定，并对相关数据进行全面分析和科学选择，保证所选择的数据和函数条件相契合，并确定相应的约束条件，如：结构尺寸、结构强度、结构的弹塑性等，以满足住宅结构施工的要求。

3.3 方案设计

在住宅建筑结构设计优化中，可靠度的优化是基础，可靠度多呈现非线性和多条件的特性。因此，在设计优化计算中，需要将约束性条件优化为无约束性的函数进行有效计算。常用的住宅建筑结构设计优化方法有：复合形法、拉式乘子法、Powell法等。在具体优化过程中，借助计算机软件技术，可在保证住宅建筑结构可靠性的基础上，合理选择设计方案，保证优化计算方式符合要求。整个优化过程必须进行综合思考，对设计方案进行合理优化，将安全、实用、合理融为一体，在降低施工难度的基础上，提升施工进度，价格低成本。

4住宅建筑结构设计优化方法的应用

4.1空间結构整体布局的优化

在住宅建筑结构设计优化中，空间结构整体布局优化是重中之重，也是优化过程中必不可少的内容，具有很强的综合性，涉及到的内容包括：建筑采光、空间结构布局、建筑朝向等那内容，可从以下两个方面入手：

第一，从城市未来发展规划的角度入手，从整体布局逐步深入到细节布局，比如：可通过住宅建筑整体结构、原材料选择、结构布置等方面同时入手，实现多方协调配合，以提升住宅建筑工程的总体承载力、稳定性、安全性。第二，严格遵循国家现行标准。在结构设计优化中，各项参数难免会存在误差，但要严格控制，将误差控制在允许范围中。

4.2 住宅建筑阶段性和寿命优化

住宅建筑工程的特性，决定了其刚度和稳定性有直接关系，钢筋含钢量大，则刚度越大。因此，在住宅建筑结构设计优化过程中，要尽量选择高强度钢筋，以保证住宅建筑的稳定性。在选择施工材料时，还要充分结合当地的地质水文条件，精确计算住宅建筑对刚度的需求，将刚度的优化设计和实际刚度相互结合，既能保证施工质量，也可以有效控制成本，实现对住宅建筑施工阶段的寿命优化。

4.3结构计算参数优化

住宅建筑结构设计比较复杂，涉及到的内容比较多，结构参数众多，如果其中一个结构参数选择不当，就会对住宅建筑结构的稳定性、安全性，及居民生活的舒适性造成较大影响。所以，在具体设计中，必须加强对结构计算参数的优化。保证录入计算机中的结构尺寸、规格、型号等相关数据都输入准确，避免发生计量误差。此外，尤其是在结构计算参数选择时，需要结合住宅建筑工程结构的特性和实际情况，合理编写计算程序，以保证结构设计优化的准确性。在整个住宅建筑结构设计优化过程中，不能只凭借计算机软件技术分析计算，还要结合计算模型和设计人员的自身技术水平，保证结构设计的可靠性。

4.4 结构形式的优化

住宅建筑结构设计优化具有很强复杂性和系统性，不能只对外部结构或者看得到的结构进行优化，还要加强细节设计优化。在本工程建设中，采用了大量的现浇板，因此，在结构的拐角处极易法裂缝和断裂问题。为解决这一问题，在结构设计优化中，就需要明确标注钢筋的型号和材质，尽量选择极限拉应力好的材料。除现浇板之外，剪力墙布置优化也是重中之重，对相关细节和材料也要全面优化。在剪力墙结构设计优化中，抗震设计优化是基础核心，对设计优化的要求也比较高。不同建筑工程，所处位置不同，地质水文条件不同，抗震设计的标准也不相同，缺乏可借鉴的经验及启示。因此，多采用概念设计优化的方法，通过实际经验数据来优化抗震结构设计，不断提升剪力墙结构的抗震性。

4.5住宅建筑结构设计方案的优化

住宅建筑结构设计方案经过优化之后，要能够在一定程度上提升施工进度。为尽快开工建设，需要设计方能够在最短时间内给出设计优化方案，导致个别设计优化人员，经常疏于对设计方案的优化处理，致使设计方案在后期施工使用中频繁发生问题，不但会延长施工工期，而且浪费资源和成本，导致住宅建筑施工中经常发生超预算。因此，在住宅建筑结构设计优化中，需要严格按照工期要求，合理安排设计优化和施工的时间，提升住宅建筑工程的总体质量。

结语

本文在对优化技术的使用及重要意义的基础上，分析了住宅建筑结构设计中优化技术的相关问题。为了提高住宅建筑的造价经济性，确保设计的安全性和做好住宅建筑结构的优化设计，对建筑的整体性能和质量进行优化提升是必不可少的。考虑到实际工作中的变量参数和工程条件等问题，优化同時要确保对设计过程的整体把握和控制，以便能获得更好的设计结果。

参考文献

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