房屋结构设计中的建筑结构设计优化

房屋结构设计中的建筑结构设计优化

郑蔚莹

郑蔚莹

昆明市建筑设计研究院有限责任公司

摘要：改革开放以来我国经济发展迅速，建筑行业更是异军突起成为推动我国经济增长的重要动力。然而在建筑行业的快速发展中，很多问题也不断暴露出来，建筑质量问题、土地资源紧缺问题等等，这些问题不仅抑制建筑企业自身的发展，还会对社会整体的发展造成影响。而解决以上问题最根本的办法在于优化建筑设计，特别是房屋结构设计中建筑结构设计的优化，通过科学的建筑设计不仅能够提升工程质量，还能够降低成本投入和解决土地资源。本文将对建筑结构设计优化的方法进行分析，并在此基础上探索优化设计的技术和优化设计的步骤，最终研究房屋设计中建筑结构设计的经济性。

关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化

随着社会的发展和经济的进步，人们对房屋工程建设提出了更高的要求，同时影响房屋建筑质量的各项因素逐渐增多，这些都增加了房屋工程建设的难度。而为了满足新形势下的房屋工程建设要求，首先要提升房屋结构设计水平，其中建筑结构设计是房屋结构设计的重要组成部分，所以优化房屋结构设计中的建筑结构设计对建筑业发展具有重要意义和作用。

一、建筑结构设计优化的方法

房屋基础部分、周围支护部分、房顶等是房屋建筑优化的主要内容，为了达到充分优化房屋的目的，实际中通常采用从部分到整体的优化方法。另外在优化完成房屋各个部分的结构后，房屋整体结构的设计质量和结构质量也获得了有效提升。优化设计以实际操作和相关理论为依据，在合理计划房屋优化措施和研究房屋优化最佳手段的基础上，提升房屋整体设计质量和房屋造价评估水平。而房屋建筑的造价节约需要合理设计房屋和评估建筑造价，进而达到节能减排的要求。

二、房屋设计中优化建筑结构设计的技术

（一）充分结合房屋结构设计优化和概念设计优化

概念设计指的是设计者针对房屋的实用性、房屋的造价、房屋风格从不同角度进行设计，通过对产生的多个设计方案的房屋设计优化理念进行分析找出最优者。通常来说，技术人员在选择最佳方案时通常会考虑建筑的实际位置和建筑特点，在房屋设计的建筑优化中运用概念设计方法能够实现从优中筛选最佳的目的，并且都能够满足建设优化的要求。

（二）充分结合建筑设计问题和概念设计优化技术

近年来我国地震灾害多发，对我国的社会发展和人们的正常生活都造成了较大影响，而地震中房屋受损是造成这些问题的主要原因。所以人们应当充分重视房屋建筑抗震的优化，在开展房屋建筑设计的过程中应当综合考虑房屋整体设计和抗震设计方案，进而保证房屋结构的抗震性符合设计要求。通常来说地震是不可预测的，所以进行抗震设计的过程中很难获得该地区具体地震情况。为了解决这一问题设计人员可以在建筑结构设计中运用概念设计的方法，并且全面考量房屋的相关设计因素[1]。

房屋抗震设计应当符合以下要求，产生高级别地震时房屋不会坍塌，产生中级别地震时房屋还具有修复价值，在产生小级别地震时房屋结构应当保持完好，避免因房屋坍塌威胁居民安全。多道设防是房屋优化建筑一种常见的理念，其目的在于降低人们因房屋坍塌而受到的威胁。该理念指的是房屋主要骨架部分在地震发生时没有倒塌，非常坚固，受到损坏了只是房屋次要部分。设计人员在房屋建筑设计优化过程中通过多道设防思想和概念设计的有效结合，实现房屋结构抗震性能的最大限度提升，

三、房屋设计中建筑结构设计优化的步骤

（一）构造结构设计优化模型

通常情况下房屋造价通过构建结构设计优化的模型函数进行评估，所以确定该优化模型具有重要意义。结构设计优化模型的自变量一般是那些对最后整体建筑设计影响很大的建筑设计因素，进而为后续分析工作的顺利进行提供保证。自变量确定后需进一步明确目标函数，建筑造价（最后建筑设计的优化表现）通常作为目标函数的因素。另外，该函数在满足一定条件时才具有实际意义，这就要求函数运算应当在约定条件下进行。

（二）选择结构设计优化方案

结构设计优化模型函数非常复杂，很多不确定因素都会对其造成影响，所以对该函数进行分析是一个非常复杂的过程，一些分析和计算通过人工很难有效完成。对于这些人工难以完成的步骤，应当采用利用计算机完成相应的计算和统计工作，这样不但简化了过程还节约了时间[2]。

（三）计算机编程

计算机编程是利用计算机开展分析操作的前提，计算机编程的操作也需要一定的投入，所以应当保证所设计的编程能够有效的进行函数模型的分析和计算，确保结果的准确性和合理性。另外，还应当对建立计算机编程需要的成本投入进行全面考虑，在合理运用经费的基础上保证操作符合经济、科学、合理的要求。

（四）实例分析

在运用优化理论设计某六层现浇写字楼工程中，在分析风向风速、温湿度、水文地质、降水量等因素的基础上优化结构。具体包含：第一，优化建筑基础拉梁设计。当基础拉梁高层较低设计较大时，建筑上部混凝土框架的状态应当和建筑抗震结构及拉梁弯矩一致。第二，优化基础荷载设计。由于该建筑楼层低，优化中考虑风荷载问题即可。第三，优化框架结构设计。设计者以准则法为基础，利用递推公式算的优化结构。第四，优化计算周期设计。折减建筑结构计算周期，轻质型砌体的折减系数通常在0.7至0.8之间，重质型砌体的折减系数通常在0.6至0.8之间[3].

四、房屋设计中建筑结构设计的经济性

（一）房屋结构设计中用地面积方面的经济性

随着我国城市的发展，可用土地资源面积逐年减少，为了有效解决土地资源紧张问题高层建筑应运而生。但是与传统建筑相比，高层建筑具有更大的设计、施工难度，进而对建筑的优化设计造成影响。另外，房屋抗震设计难度会随着房屋高度的增加而增加，只有设计出具有更高抗震能力的高层房屋建筑才能够保证安全。所以，设计人员应当科学设计高层建筑，通过确定最优设计方案最大限度优化房屋结构设计。

（二）房屋结构设计中造价方面的经济性

实际施工当中有很多因素都会对高层建筑施工造成影响，这就需要全面的考虑高层建筑的造价进而保证工程建设能够获得充足的资金支持。建筑楼层增加的过程中，需要运用的材料和机械设备要求也在不断提升。这就要求设计人员在设计过程中应当将这部分费用充分考虑进去，有效协调设计合理性和经济性的关系[4]。

（三）高层住宅结构设计的经济性

建筑费用与建筑层数的关系并不是一成不变的，它首先会随着建筑层数增加，然后随着建筑层数的增加降低。同时建筑层数增高还会带来防震性能降低和采光不足等影响，但是层数的增加也在很大程度上使土地资源紧张问题得到有效解决。所以，设计者应当将这些因素充分考虑到设计当中，确保方案的科学合理性[5]。

结语

随着我国城市化进程的不断推进，大量农村人口涌入城市，为了在拥挤的城市中满足这些人们的住房需求，房屋工程建设必须探求新的方法和思路。这就要求建设单位针对当前房屋工程建设中存在的各项问题进行分析，通过设计手段从源头上控制这些问题。特别是房屋结构设计中的建筑结构设计，设计人员从影响设计的多方面因素对其进行优化，进而为工程质量、工程整体效果等提供保障。

参考文献：

[1]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2010，（12）：139+132.

[2]王鹏.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析[J].中国建材科技，2014，（10）：162-163.

[3]赵炳均.论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].江西建材，2015，（06）：33.

[4]白华.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].江西建材，2015，（09）：29.

[5]郑智垚，乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2011，（05）：98.