房屋建筑结构优化设计探析

安利军

（中外建工程设计与顾问有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

在实际开展房屋建筑工程项目建设过程中，做好结构优化设计工作的重要性不言而喻，若针对房屋建筑结构的设计发生偏差，那么一定会对最终房屋建筑的整体性与应用效果产生不利影响。近年来，我国的建筑行业呈现出了良好的发展态势，在这样的背景下，建筑结构的复杂性也得到了进一步提高，建筑结构设计难度也因此逐渐加大，很有可能会引起相应的设计偏差，不利于保障建筑项目建设质量。所以，针对现阶段的房屋建筑结构设计不足进行深入探索，在此基础上提出房屋建筑结构优化设计策略，具有非常重要的现实意义。

1 房屋建筑结构设计的原则

1.1 “强剪弱弯”原则

现代化房屋建筑对于钢筋混凝土框架结构的使用较为广泛，在实际开展房屋建筑结构设计过程中，结构的稳定性是需要考虑的核心要素，建筑结构稳定性与建筑结构中梁、柱的承重以及抗震能力等要素之间存在着密不可分的联系，尤其是柱子，其在承接建筑结构安全方面发挥着不容小觑的作用，如果其受到破坏，那么很有可能会造成房屋建筑的倒塌[1]，引发严重后果。针对弯曲破坏与剪切破坏而言，其是柱子较为常见的两种破坏形式，通常由地震作用引起。柱子受到弯曲破坏很有可能会引起非线性变形，导致柱子强度与刚度大大降低，此种形式的破坏具有预兆性。而剪切性破坏不具备预兆性，由于柱子刚度与强度的严重退化，会使得柱子发生瞬间性破坏，产生严重危害。

因此在实践工作中，应该对建筑结构抗震设计给予足够重视，要想提高建筑结构延性，实现结构脆性破坏问题的有效规避，就一定要保证房屋建筑抗剪抗弯设计效果，坚持“强剪弱弯”原则。采用提高房屋建筑结构构件延展性方式保证其抗剪承载力。

1.2 内外环境协调原则

设计人员实际所开展的房屋建筑结构设计应该注重建筑体系内外的整体性，在进行框架结构设计过程中不仅应该围绕建筑自身结构相关因素进行综合性考虑，同样应注重周围环境因素有对建筑结构影响的分析，在此基础上开展合理化设计，提高建筑结构内部与外部环境的协调性。并且，还应该注重对细节内容的把控，包括建筑防水、防热以及节能灯，合理配置相应设备，对施工点进行科学性规划，提高施工的安全性以及便捷性。

2 现阶段房屋建筑结构设计的不足

2.1 设计方案缺乏合理性

与传统建筑相比，现代房屋建筑在规模以及空间跨度等方面都出现了较为明显的变化。与此同时，社会经济的高速发展大幅提高了人们的生活质量，人们对房屋建筑提出了新的要求，使房屋建筑结构、功能、材料使用等方面都出现了相应的变化，在这样的情况下，保证房屋建筑结构化设计方案的科学性与合理性是非常有必要的。就现阶段总体情况来看，当前的房屋建筑设计方案通常缺乏足够的合理性，具体体现在设计深度难以满足实际需求。比如，在设计过程中并未结合建筑材料市场价格、承接单位资金以及项目建设效益等方面做出综合性考虑，导致最终的设计方案和具体情况之间存在差异，不利于保障最终的建筑质量。

2.2 缺乏对设计细节的全面考虑

实际所开展的房屋建筑结构设计包含了分包项目技术控制、建筑构造措施设计以及施工通病防范等多项内容，然而在实践工作中通常会出现设计细节考虑不全面等问题，未实现设计与实际之间的有效联系，使得最终的设计图完成效果难以达到预期，很有可能会导致工期延误以及其他一些严重的施工错误。随着建筑行业的发展，房屋建筑模式也逐渐多样化，一定程度丰富了结构构件类型，尤其是构件横截面多样化一定程度增加了施工难度。并且，建筑结构形式的变化也很大程度增加了构件的设计中的计算量。在这样的情况下，若设计人员未展开施工调研，从而未结合具体施工状况做出充分考虑，那么有可能会对施工的正常进行造成限制。

2.3 地基与基础设计缺乏科学性

近些年来高层建筑获得了前所未有的发展，目前在建筑行业中占据较高地位。针对高层建筑而言，其地基与接触会对建筑整体的稳定性与安全性产生直接性影响，然而就目前来看，在设计过程中仍然存在以下4个方面问题：①设计中未围绕地下水对底部地基稳定性的影响方面进行综合性考虑。②针对自然地基的设计缺乏合理性，当前阶段的地基主要以混凝土地基为主，而大型边坡振动因素会对混凝土基础质量以及结构产生较为深远影响，这便会大大降低地基的稳定性。③地基类型的选择缺乏合理性，很有可能会引起建筑物出现不均匀沉降问题[2]。④地下室板楼钢筋的设计缺乏合理性，同样会导致地下室底板结构的稳定性不能够达到预期，此种情况的出现便很有可能会导致高层建筑物出现不均匀沉降。

3 房屋建筑结构优化设计的建议

3.1 构建科学模型，实现建筑结构优化

模型构建是保证房屋建筑结构优化设计效果的一个重要前提，因此要想保证模型构建的科学性，需要由专业人员开展房屋建筑结构模型构建工作。在实际开展此环节工作过程中，在变量选择控制方面，应充分结合实际建筑状况，结合多方面因素进行综合性考虑，从而针对房屋建筑开展整体建模。房屋建筑结构设计方案的拟定方面，相关设计人员应充分明确容易对建筑设计产生影响的因素，以此来针对方案展开全面分析，在此基础上进行建筑模型的构建，充分保障该模型的科学性。其中，工程参数作为非常重要的一项影响因素，在设计过程中应该进行充分考虑，设计人员应该对工程参数的控制给予足够重视，确认模型数据目标，保证最终所构建的建筑模型能够和设计之间相符，实现对设计偏差问题的有效控制。此外，设计人员在实际开展房屋建筑模型构建过程中，应保证所使用设计函数的科学性，在不对建筑安全性产生影响的基础上，选用相应的设计函数来实现房屋建筑成本的有效控制，从而为企业效益提供有效保障。为了保证建筑结构设计合理性，相关设计人员还应该深入进行建筑结构整体、房屋尺寸等相关要素的分析工作，将此作为基础开展有针对性的设计，充分提高建筑的安全性和稳固性[3]。

在开展建筑地下室结构设计过程中，应该保证建筑地下面积使用的合理性，对空间进行合理分配，设计多个方案，包括单层地下室方案以及多层地下室方案等，在此基础上对各方案展开对比分析。除此之外，设计人员还应该在地下室建筑成本的控制方面给予足够重视，在开展模型构建过程中，应该对土方运输以及开挖成本进行综合性考虑，实现水压力影响的有效控制。使标高能够控制在标准范围内，有利于保证底板和抗拔板设计效果。实践工作中，设计人员还应该保证层高设计的合理性，在满足使用净高的前提下，做好层高的控制工作。合理减小层高除了可以有效减小竖向构件体积长度之外，还可以实现外装以及建设成本的节约，设计方案是模型构建过程中非常重要的一项要素，保证其设计的全面性同样是实现房屋结构优化过程中的重要环节。对此，针对方案进行深入研究是非常有必要的，设计人员需要对现有方案展开全面分析，确认其中的不足，在此基础上开展方案设计的优化，最终构建合理完善的建筑模型。此过程中分析的重点内容主要有环境因素、经济成本以及内部结构等，在具体工作中实现各方面影响因素的统筹规划，从而充分保障所构建模型与实际相符。

地基和框架建设是房屋建筑模型中非常具有基础性的内容，保证此环节设计的科学性与合理性，有利于进一步提高房屋建筑结构的安全性。此方面设计中，地基结构设计是非常重要的一项设计内容，地基在房屋建筑承载方面所发挥作用不容小觑，地基稳固性会对建筑整体质量产生深远影响，因此在实际开展地基设计过程中，设计人员要想保证地基稳定性，应深入现场开展调研，通过了解现场具体情况，并展开深入分析，结合各方面影响因素进行综合性考虑，实现风险问题的准确分析以及判断，并落实相应的防护手段。框架结构主要能够划分成横向与纵向两个方面，实际工作中应对这两个方面质量进行严格把控。

在进行房屋模型构建过程中，应该积极坚持经济性、安全性以及功能性原则。其中的经济性具体来说就是对建筑施工成本进行合理控制，在进行建筑结构优化过程中应该围绕相关影响因素做出综合性分析，实现资金的合理分配，在保证房屋建筑质量的前提下，尽量提高建筑建设效益。安全性原则主要是房屋建筑模型的设计，应注重安全性方面的考虑，提高建筑结构整体安全性。功能性主要是现阶段人员对房屋建筑便捷性方面提出了更高的要求，功能性涉及建筑的美观性能和使用性能，强调建筑能够带给人们更好的视觉体验和使用体验。

3.2 合理使用计算，实现建筑结构优化

现代化房屋建筑结构具有较强复杂性，其中涉及较多的难以计算的数据，就需要依靠信息化计算程序的支持。因此，在实际使用程序进行数据处理过程中，应该保证所使用处理手段和程序的合理性，保证此过程中所使用的计算数据拥有足够的时效性。为了保证数据计算和处理的有效性，设计人员应对信息化处理数据和计算数据方法有一个充分的了解与把握，在实践工作中能够多次进行数据的计算和演示，实现最终数据结果误差情况的有效控制，为建筑结构优化设计的高效开展提供保障。除此之外，设计人员还在进行数据处理时，还应该充分明确数据所发生变化和数据结果方面存在的差异，针对各数据和结果开展全面的对比分析，在此基础上选择最佳数据，将该数据应用到建筑结构设计过程中。设计人员实际所开展的房屋设计优化工作，应充分明确建筑结构的特征，针对各种类型建筑结构开展的数据计算工作，应该选用更适宜的计算以及处理方法。对于房屋设计计算，设计人员应根据建筑实际情况，对各计算方法展开相应的对比，最终确认最适宜的计算模式，在此过程中还应该注重对计算成本的有效控制[4]。保证数据计算的合理性，提高建筑结构设计的标准性，使建筑结构使用效益能够得到全面提升。近年来，我国的信息技术呈现出了良好的发展态势，在这样的背景下，信息技术在建筑结构设计中的融合程度也越来越高，在实践设计中通过对信息化技术优势的充分利用，推动了建筑行业的高速发展。在实际开展建筑结构优化设计过程中，合理使用相应的程序以及软件，可以实现对相关参数的利用，明确影响建筑结构设计的相关因素，在此基础上提高建筑材料优化设计效果。

3.3 提高抗震能力，实现建筑结构优化

在房屋建筑结构优化设计中，提高建筑结构的抗震能力同样是其中应该重点考虑的一项内容。设计人员应该针对房屋建筑结构整体开展优化，注重其抗震能力的提高，保证其结构安全性能够满足实际需求。首先，设计人员应对房屋建筑结构抗震设计给予足够重视。梁柱设计是影响建筑结构抗震性能的一个重要要素，若梁柱存在设计缺陷，那么其使用期间便有可能会出现变形，大大降低建筑安全性，容易引发相应的事故。因此，在开展房屋建筑结构抗震设计过程中，设计人员应该实现对抗震手段的合理有效应用，比如，在实践工作中根据建筑特点，采用破坏机制等方法，提高建筑结构的抗震能力，保证房屋建筑结构整体抗震性能满足实际要求。其次，针对非结构构件开展的设计，要求设计人员能够针对市面上所有的非结构构件性能展开相应的分析对比，确认各非结构构件的质量和变形性能，从其中选择质量能够满足建筑标准要求的构建，在此基础上进行房屋建筑结构抗震设计的优化与完善。除此之外，针对房屋建筑主体结构开展的设计应该保证具有足够的科学性与合理性。此方面设计的有效性，有利于大幅提高建筑的抗震性能，在实际开展设计过程中，应坚持结构竖向均匀性原则，选用单一化种类材料，提高建筑的简洁性。为了进一步提高房屋建筑的抗震能力，还应该在建筑承重墙方面的设计给予足够重视，在建筑结构内部空间中进行承重墙的均匀性分布，通过落实该举措，在遇到地震灾害的情况下，承重墙便能够承担建筑结构的一部分压力，从而有效避免建筑墙体压力集中于一侧，有效避免房屋坍塌事故的发生[5]，从整体生提高房屋建筑结构的抗震性能。实践工作中，设计人员可以对房屋建筑的抗震性能开展相应的模拟试验，通过多次开展试验，对其中所包含数据进行总结以及分析，明确其中的不足，在此基础上及时展开相应的优化与完善。

4 结语

总而言之，保证房屋建筑结构设计优化效果，有利于更好地满足现阶段人们对建筑各方面提出的要求。因此，实践工作中，设计人员应该从实际出发，结合多方面因素进行综合性考虑，采用构建模型、信息化手段应用以及抗震性能优化等措施，在保证房屋建筑结构安全性的前提下，实现建筑功能丰富化，优化各方面资源的配置，实现成本的节约，以此来为建筑企业创造更为可观的经济效益，这对于推动房屋建筑行业的持续稳定发展来说意义重大。