关于房屋建筑结构优化设计问题探究

关于房屋建筑结构优化设计问题探究

曾曦

曾曦广西华宇建工有限责任公司广西北流市537400

摘要：本文以房屋建筑的结构设计为例，深入分析了建筑结构优化设计的主要内容、重要意义、设计中存在的突出问题及房屋建筑结构设计优化的具体应用和注意事项，仅供参考和借鉴。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化设计；存在问题；注意事项

前言

目前我国的经济发展已经达到了一定的水平，人们对于居住环境的要求也随之不断增加，为了尽可能满足人们对于居住的要求，国家也对建筑方面不断加大投资。如何实现结构的最优化设计，保证结构的功能性以及安全耐久性，同时最大限度节省建筑的占地面积以及追求经济性，是优化设计的主要目标。

1、房屋建筑结构优化设计的主要内容

在考虑房屋建筑的结构使用功能以及安全设计要求的前提之下，应对于房屋结构设计过程中可能存在的问题进行考虑，通过最经济合理的方式来完成该结构设计的内容。这个过程就是房屋建筑的结构优化设计过程。其主要内容有：认真分析房屋建筑结构，对于整体设计过程进行最优化分析并进行相关的设计改进；对于房屋建筑结构设计的子结构作为单独对象进行最优化分析以及相关的设计改进。对于子结构的最优化分析与改进时，通常可以对于子结构进行进一步的细分，子结构主要包含细部构造、主体结构、屋盖结构、围护结构以及下部的基础结构部分。

2、房屋建筑结构进行优化设计的重要意义

2.1对房屋建筑结构设计层数与用地面积的作用

从表面上看多层或高层建筑中，随着层数的增加，建筑物单位总建筑面积所使用的土地面积就越少。但是实际上不是这样的，随着建筑物层数的增加，建筑物的总高度也会增加。这样势必会增大相邻建筑物之间的间距，会增大建筑物单位总建筑面积所使用的土地面积。所以单位总建筑面积所使用的土地面积与建筑物的层数之间没有某种很必然的联系。为此进行建筑结构优化设计时应充分考虑，寻求建筑层数与用地面积之间的协调关系。

2.2对房屋建筑结构的分部部分与建筑物层数的作用

由于同一个建筑物共用屋盖部分，所以屋盖部分的单位设计成本会随着建筑物层数的增加而降低。但是随着建筑物层数的增加，上部主体部分给基础部分施加的荷载增加。为了保障建筑物的安全，基础部分的设计需要提高其构件的承载力，这样就会增加基本部分的设计成本。所以基础部分的设计成本会随着建筑物层数的增加而增加。

3、房屋建筑结构设计中存在的突出问题

3.1地基与基础方面。一般情况下，设计者对于软弱地基的危害认识不是十分的明确，只是通过简单的采用砂垫层来进行承载力的加强，并没有进行计算垫层的宽度及厚度，这种方法既没有达到安全的目的，又没有达到经济的目的。

3.2异形结构设计中出现的问题。随着经济的快速发展，近些年来，我国的住宅建筑中，特别是高层建筑，有很多采用了异形结构。当前我国的建筑在异形柱的结构设计中出现了很多的问题。这些问题很突出，表现为异形柱结构的房屋体型不规则、高度超高、结构的布局不合理、抗震的结构措施也不是很完备。

3.3结构的设置不够合理。有些设计人员利用后浇带来代替伸缩缝时，存在着一些问题。因后浇带仅仅的能对混凝土材料干缩的影响进行减小，无法解决温度变化的影响。假如后浇带部位的混凝土封闭了，如果该结构再次受到温度的影响，那么后浇带就无法起作用了。

3.4悬挑梁的梁高过小。一般设计者只是对于梁的抗倾覆进行了测算，并没有对梁的挠度进行测算。假如梁高选用的太小，那么将会引起梁截面的受压力区的应力过高，梁截面会产生非线性的徐变。挑梁的变形也会引起梁板裂缝的出现，从而引起房屋的正常使用。

3.5楼板的设计问题。有很多的设计人员却错误地将隔墙的总荷载去除以板得总面积。此外，板上的隔墙处理顶部经常使用立砖斜砌并且顶紧上面的屋面板，从而给上部的板增加了中间的支撑点，支撑点上方出现了负弯矩，但是在板的设计当中并没有考虑到该部分的影响，使板顶部产生了裂缝

3.6楼梯方面的设计问题。设计人员在对房屋建筑工程的楼梯结构进行设计的过程中，主要需要考虑的就是楼梯板的挠度问题，需要保证上下层之间楼梯梁位置的一致性和精准性，同时，设计人员还要注意首段的楼梯板的基础沉降问题，如果在房屋建筑工程需要的情况下，可以在一定程度上对楼梯梁进行统一的、规范的设置。

4、房屋建筑结构设计优化的具体应用

概念设计优化要解决的是建筑设计中实际的复杂问题房屋建筑结构设计的主要目的是要保证所建造的建筑物的功能性、安全性，以及耐久性。能够在规定的使用年限内满足各种功能的要求，同时做到最大限度的节约资金。为此概念设计优化的最终目标是希望所完成设计的建筑物能抵抗各种不期而遇的外部作用因素。在外部因素的作用下设计的这些建筑物不至于倒塌。因此，分析建筑物应对复杂的外部复杂环境因素成为概念优化设计的重要内容。在这些复杂环境因素中，以地震作用比较特殊。地震作用无法确定其发生的时间，地点，能量等级。其活动没有规律可参考，一旦发生地震作用，其对建筑物产生的破坏性也是严重的。为此在设计过程中应该充分的考虑建筑物受到的地震作用，避免地震作用对建筑物产生的破坏。加强建筑物的抗震设计，取用一些有效的抗震设计方案。采用刚度对称均匀的建筑布置方案可以提高建筑物的抗震能力；遵循建筑物的延性设计理念，也可以有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏；如果在特大地震作用下首先发生破坏的是次要的构件，次要构件在破坏的过程中会消耗一部分地震能量，这样可以有效的保护主要构件，我们把这种设计理念称为多道设防思想，加强采用多道设防思想。

5、房屋建筑结构设计优化的注意事项

5.1房屋建筑结构优化技术的应用需注意到前期的参与。前期方案的确定会直接影响建筑项目的总成本，而目前普遍存在前期方案确定中结构优化设计技术并不参与其中，以致相关设计人员在进行房屋建筑结构设计时往往会不注意建筑结构的合理性和可行性，这样的建筑结构设计结果会对结构设计造成直接的影响，增加了结构设计的困难度，并且增加了房屋建筑结构设计的成本。为此，设计人员应充分的融入结构优化设计方案，使结构优化设计方案初期参与其中，优化选择合理的结构形式和设计方案，可以节约成本。

5.2注重细部优化。除了注重整体设计的同时，也应加强结构基本构件的精细设计。比如尽量划分矩形板块的现浇板设计，这样既可以使现浇板设计的受力合理，也可以避免拐角裂缝的出现。随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合，在具体的优化设计过程中，优化设计实际上已由一个工程实践问题转化为一个数学问题。因此，工程设计人员应加强自身基于计算机技术的优化设计分析。

6、结束语

总之，随着市场经济体制的不断发展与完善，我国的建筑行业在不断地发展过程中渐入佳境，建筑行业显然已经成为促进我国经济发展和社会建设的重要行业。因此，在对房屋建筑进行设计的过程中，房屋建筑工程结构设计是否具有科学性和合理性直接影响着房屋建筑工程的整体质量，直接关系着我国的国家利益和人民群众的生命财产安全。所以，在房屋建设设计过程中，一定要确保设计的科学性和合理性。

参考文献：

[1]吕芳，浅析房屋建筑的结构设计优化方法与应用[J]，科技创新与应用，2013

[2]陈俊，浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J]，科技致富向导，2013

[3]姚大园，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J]，江西建材，2012.