分析建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际运用

分析建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际运用

梁敬光

广东顺建规划设计研究院有限公司

摘要：随着建筑行业的普遍发展，人们对于建筑质量的重视程度越来越高，而要实现建筑质量的提升，结构设计是一项非常关键的工作。简单来讲，建筑结构影响着建筑整体的受力和承重，结构不合理会直接导致建筑的受力不均和稳定下降，其质量提升的目标也很难实现，所以深入的探讨建筑结构设计有着重要的价值。从建筑结构设计的实践来看，不同的结构设计优化方法所产生的具体效用会不同，所以寻找最优结构优化方法，实现建筑结构设计整体性价比的提升便成为了建筑结构设计优化需要探讨的重要内容。本文就建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际运用进行分析，旨在加强认识，提高运用水平和效果。

关键词：建筑结构设计；优化方法；实际应用

建筑结构设计优化是建筑设计的科学性和合理性提升的一项重要工作，通过结构设计的优化，不仅建筑的审美性和艺术性得到提升，其整体的质量也有了进一步的提高，所以说重视房屋结构设计中的优化意义重大。在建筑设计结构优化的实践中发现，面对不同的建筑结构，需要应用到不同的优化方法，因为结构设计的优化方法需要与建筑本身的结构进行契合，这样，方法利用的效果才会发挥到最佳，在这样的理念指导下，分析和探讨目前房屋结构设计中优化方法的应用，对于不同方法利用的效果提升便有了十分积极的作用。

一、建筑结构设计优化方法的内涵与特点

（一）建筑结构设计优化方法的内涵

建筑结构设计优化方法是在进行建筑施工方便性考虑的同时对建筑设计方法和审美学以及艺术学进行有机整合，从而将房屋的功能和建设目的全部都进行涵盖的一种结构设计方法。在利用此种方法的同时将所有可能存在的结构设计方案进行选择与评估，最终在实践中进行运用，可以使得房屋设计既能够满足安全适用的居住需求，又能够满足美观大方的审美要求。简而言之就是建筑结构设计优化方法实现了建筑设计的质量性要求和经济性要求。

（二）建筑结构设计优化方法的特点

建筑结构设计优化方法在实践中表现出了几个方面的显著特点，分别是：第一是结构设计优化方法呈现出多学科联合性的特点，而且此种方法的美观性比较强。第二是结构设计优化方法的质量安全性比较高，具有非常大的实用价值。第三是结构设计优化方法具有较强的环保性，而且对于施工管理的便捷性提供也非常的有效。

二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计应用中的注意事项

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中进行运用的时候需要注意两方面的问题：第一是在方法运用的时候，必须要保障质量第一性。在具体方法运行的时候，不能因为追求艺术或审美忽略的质量，所以无论是要实现艺术效果还是审美能力的提高，都要在质量基础上来进行，所以方案选择需要重视。第二是在实际应用的过程中，结构设计优化方法需要用概念设计来进行指导，这样做的目的主要是为了规避实际工况的影响。

三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计有着突出的应用，本文以某工程为例进行实际应用的分析。某房屋工程为6层的写字楼，总建筑面积是7328.4m2,长度是64.7m，宽度是21.6m，房间的开间距离是5.2m，走廊的宽度是2.5m，每一层高为3.5m。在整个建设的过程中，写字楼的基础持力层为粉细砂层，建设中涉及到的冻土层深度为1.06m，地下水位的埋深大约在4m。为了更好的预防地质活动，建筑的抗震强度设定为8度。此项工程的整体质量提升就需要利用建筑结构设计优化方法对其进行整体和部分两方面的结构设计优化。

（一）房屋建筑整体的设计优化

对房屋建筑的整体进行设计优化，必须要建立起一个完整的结构优化模型，在模型的基础上选择优化的计算方案和程序，整个结构设计优化的最优目标才能得以实现。就整体设计优化的工作来看，其过程主要分为三个步骤：第一是对设计变量进行选择和确定。在进行设计变量选择的时候，一般是将对建筑设计发挥重要作用的因素当做参数，将这些作用发挥影响比较小的因素作为预定的参数，通过这样的划分之后，整个设计优化的工作量会有明显的缩减。第二是对优化设计的目标函数进行确定。确定目标函数后，根据函数关系可以判断最优的设计方案，换言之就是根据函数关系，能够选择出性价比更高的优化方案。第三是对优化模型的约束条件进行确定。从目前的设计优化来看，约束条件包括了强度约束、应力约束、变形约束以及弹性约束、裂缝约束等。通过确定这些约束条件，目标函数的关系会更加的明确，而且整个设计优化的目的性和范围性也有了进一步的确定。在约束条件确定的情况下，根据整体模型的优化目标和要求，按照目标函数的关系进行计算，建筑整体优化会得到实现。

（二）房屋建筑分部结构设计优化

房屋建筑结构的设计优化不仅要从整体部分来进行，更要从各个分部结构来进行优化，就目前的应用实际来看，分布结构的设计优化需要从四个方面进行。

第一是进行建筑的基础拉梁设计优化。此写字楼工程的高度是21m，抗震设防强度是8度。为了使得整个工程具备更好的抗震效果，建筑基础设计要采用短柱的形式，在具体的设计中，便可以将相邻两个短柱的中心距离的1/20当做基础拉梁的截面高度。在工程施工的时候，当建筑的高度比较低的时候，应用最小的钢筋使用率，这样就可以保证建筑的抗震结构以及拉梁的正负弯矩和混凝土的结构框架处在一致状态之下。当然，在这种情况下，基础拉梁设计需要实现最大。

第二是基础设计荷载设计的优化。此项工程只有六层，所以在建设的过程中可以省去建筑基础抗震能力校验。整个工程的建设保持着钢筋混凝土的框架体系，所以在具体的优化过程中，需要重点考虑的问题就是风荷载。

第三是对钢筋混凝土的框架结构进行设计优化。此写字楼工程采用的是钢筋混凝土框架结构体系，在具体的优化过程中需要应用到的方法是准则法。在知道建筑物具体结构横截面的情况下，利用有限单元法，可以对建筑结构进行相应的受力分析，通过结构分解的方式，把每一个构建的受力结构进行优化，整个钢筋混凝土结构体系的受力设计达到最优。

第四是进行建筑结构的计算周期的优化。从建筑实践来看，此工程的设计为轻质墙体，所以为了提高工程的质量，要将设计所限和使用年限进行尽可能的等同，所以需要用建筑结构的计算周期乘以折减的系数，折减系数一般为0.7至0.8，通过这样的折减计算，计算周期得到优化。

结束语：

建筑结构优化设计方法在目前的房屋设计中有着重要的应用，积极的探讨此方法的内涵和特点，并对其运用过程中的注意事项进行分析，可以使得此技术在建筑结构设计中有更好的应用，从而发挥出更大的应用价值。

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