试析住宅建筑结构设计的优化措施

高 磊

（淮南市建发规划设计研究院有限公司，安徽 淮南 232007）

1 工程概述

某住宅建筑工程，由8栋高层建筑共同组成，总建筑面积为18.73万m2，为保证结构设计效果，对住宅建筑结构设计进行了全面优化。优化完成之后，比原设计节约投资860万元以上。

2 开展住宅建筑结构设计优化的意义

住宅建筑工程的特殊性，决定了只有保证住宅建筑结构设计优化效果，才能提升结构的安全性和稳定性，对提升住宅工程的质量，促进我国建筑事业稳健发展有重要的意义。但住宅建筑结构设计优化具有很强的综合性和技术性，需要在保证住宅建筑质量和结构稳定的基础上，开展结构设计优化。设计优化之后，可大幅度提升施工中机械设备和原材料利用率，避免无故浪费，降低成本，提升住宅使用性能。既要对住宅建筑的外部结构进行设计优化，也要对内部结构进行设计优化，提升住宅建筑结构设计的科学性和合理性，进而满足人们对住宅建筑的实际需求，促使居住环境更加舒适温馨、绿色健康。

3 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。

4 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。

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。

5 住宅建筑结构设计优化方法的应用

5.1 空间结构整体布局的优化

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。

5.2 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。

5.3 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。

5.4 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。

5.5 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。

6 结语

综上所述，住宅建筑结构设计优化，对提升设计方案的科学性、合理性有重要意义，同时也可以及时发现原设计中存在的问题，及时解决处理，保证后序安全、高效、有序的开展。针对目前存在的问题，需要严格按照住宅建筑结构设计优化步骤进行优化处理，并针对不同的结构，选择与之相适的优化方法，以实现住宅建筑结构设计的全面优化。