房屋建筑结构设计优化方法及应用探析

房屋建筑结构设计优化方法及应用探析

刘付波、 王晓飞、 王伟

临沂市建筑设计研究院有限责任公司 山东省临沂市 276000

摘要：房屋建筑是人们生产和生活的重要场所，其结构设计工作受到普遍关注。因而，若对房屋建筑结构进行设计优化并加以应用，可有效提升其设计质量，进一步满足人们的生活和生产需求，这同时也是当前所有的房屋建筑结构设计单位需要重点考虑的问题。

关键词：房屋建筑结构; 设计优化; 异型柱框架;

本文根据房屋建筑工程的特点，从其与经济效益之间的关系出发，结合工程结构设计实践，探讨房屋建筑结构设计优化相关方法，同时基于某一实际工程案例，浅析房屋建筑结构设计优化的实际应用，以验证结构设计优化的实践效果，体现房屋建筑结构设计优化方法及其应用的实际价值。

1 房屋建筑结构和经济效益之间的关系

1.1 建筑层数和用地面积之间的关系

在实际工程中，随着建筑物层数的不断增加，其高度也会相应增加，随之带来的是，相邻建筑之间的距离也需增加，从而增加用地面积，即建筑物层数与用地面积之间具有一定的关系。因而，设计单位在实际工程结构设计过程中，需尽可能的减少用地面积，增加建筑工程的层数，以此来降低建设成本，这同时也是房屋建筑结构设计优化设计的重点。

1.2 建筑体型和经济性之间的关系

如果两个房屋建筑工程的建筑面积相同，而其中一个工程的平面形状呈圆形或圆形相对较多，其前期墙体所消耗的面积就会相对较小，成本上也就相对较低。经过相关专家的研究发现，建筑构件平面形状呈方形或者圆形可具有良好的力学性能，同时可在很大程度上减少相关辅助材料和设备的使用。因此，设计单位在对建筑结构进行设计优化的过程中，还需从建筑物的平面形状等方面加以考虑和合理选择，以降低建筑结构设计的成本，从而提高经济效益。

1.3 房屋建筑结构和设备之间的关系

随着现代房屋建筑工程高度的增加，其给排水管道和电气设备的材料需求量也越来越大，房屋建筑工程的设计成本也会因此而提高。因此，设计单位在房屋建筑结构进行设计优化时，可对这一方面加以合理考虑及具体应用。

设计单位在进行房屋建筑结构设计优化时，需综合分析建筑结构和建筑设备之间的关系，根据不同房屋建筑结构的特点，根据工程实际情况，选择设计优化方法。在保证建筑工程质量的前提下，选择一些性价比高的建筑结构类型，合理配置相关建筑设备及材料，以此来降低建筑结构设计及施工成本，并最终提高资金利用率。

2 房屋建筑结构设计优化方法

2.1 前期工作

结合设计工作实践可知，对房屋建筑结构进行设计优化，需有效做好以下几项前期工作：1、设计人员需对具体的工程建设目标、工程实际情况等方面进行综合分析，从而进行初步方案设计及后期方案调整；2、设计人员还需明确建筑工程设计的关键内容，然后分析建筑材料、结构模型和结构荷载值的基本参数等，在此过程中，设计人员可以结合计算机信息技术进行参数获取和分析，以确保结果的直观性和准确性；3、设计人员自身需具备较为充足的设计经验，并掌握当前较为先进的计算机知识及相关软件程序编写方法，从宏观的角度对房屋建筑结构进行规划和分析，从而可在正式开始结构设计优化之前，预防一些常见的设计质量问题和通病的出现。

关于结构设计优化前期工作的几项内容，关键在于设计人员对工程项目特点的关注程度、投入程度及自身设计实践储备，以动态的思维参与结构设计优化工作，及时、主动介入，厘清思路，切实做好结构设计优化前期工作，为后续进一步的结构设计优化做好铺垫性工作。

2.2 结构设计优化中的一些关键问题

对于房屋建筑结构设计优化工作，因房屋建筑结构的复杂性，其势必会涉及到很多结构设计问题。根据结构设计实践，设计单位应将工作重点放在对关键问题的设计优化方面，即通过对关键的设计问题进行分析和解决，并在房屋建筑结构方案设计中加以清晰地体现。

现阶段，房屋建筑结构设计中常见的关键问题主要有建筑体型、结构体系及刚度之间的平衡关系及抗震性能等方面，这些都需要设计单位对其进行有效处理，以保证房屋建筑结构的整体协调性。

为了提升房屋结构稳定性，设计单位需对房屋建筑的抗震性能这一关键问题进行结构设计优化。以异型柱框架为例，设计单位在进行结构设计优化时，可做到以下几点:1、对整个异型柱的横向柱肢、竖向柱肢的两端，需要设置一定数量的钢筋；2、采用对称配筋，如果一排不能实现，可通过仿真软件进行优化设计；3、对于L型异型柱，柱底部钢筋应双向共用。4、进行有效的抗震设计，这也是结构设计优化的重点。

对于建筑体型、结构体系与刚度三者之间的平衡关系这一关键问题，需认真分析不同房屋建筑结构特点，强化概念设计，借助现代计算机软件或编制相关程序进行系统、合理地分析。设计人员应结合设计实践，有效汇总、梳理分析结果，科学地进行选择和调整，从安全、适用、经济的角度解决这一关键问题。

2.3 结合相关参数进行结构设计优化

房屋建筑结构设计优化工作具体过程可通过建立结构设计优化模型、计算方案选择、程序创新及结果分析几个方面进行具体实施。

具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。

与此同时，设计单位应加强现代计算机技术在房屋建筑结构设计优化工作中的有效应用。计算机技术在结构优化设计工作中，具有较多的优势，但同时也存在一定的缺陷，如存在无法对多方面的主客观因素进行充分考虑，人性化水平需进一步提高等问题。

3 工程案例应用

3.1 案例介绍

3.2 前期参与

在前期阶段，设计单位首先对工程项目的施工条件以及施工要求进行了详细分析，然后在结构形式上进行整体性选择，以确保工程项目的经济性；其次，设计单位注重加强设计人员与施工人员之间的沟通和交流，并听取一线施工人员对房屋建筑结构设计优化的相关建议，确保结构设计优化措施切实可行。

3.3 概念分析

在结构设计优化过程中，设计单位注重明确不同的房屋建筑布局对设计效果的影响，即将结构设计优化、概念设计以及建筑内部结构三者之间的关系进行充分融合，并将其贯穿于整个房屋建筑工程结构设计优化过程中。

以房屋建筑工程结构的抗震性能分析为例，如果仅仅对其进行简单的数据分析及公式计算，其结果将很难对工程结构的整体性能进行反馈，若将概念设计的思想引入到设计优化中，设计人员则可根据相关概念，解决建筑工程结构抗震设计的关键问题，从而提升房屋建筑结构设计的整体质量。

结语

在房屋建筑工程结构设计优化的应用实践中，设计单位应根据不同房屋建筑工程的实际情况，即其建设目标、结构特点、施工条件、经济条件等方面，强化结构设计优化思想，引入概念设计理念，借助现代化计算机技术，创新结构设计优化方法及相关技术，促进房屋建筑结构设计优化工作的有效实现，推动结构设计优化工作工程应用，以提升房屋建筑工程结构的安全性、适用性及经济性。

参考文献

[1]杨纯华.房屋建筑结构设计中优化技术应用分析[J].建材与装饰,2019(21):122.

[2]韦纬娇.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探讨[J].中国住宅设施，2020(03):43,63.

[3]周晖.以异型柱框架为例浅淡房屋建筑结构设计优化技术应用[J].绿色环保建材,2019(05):72,75.

[4]郭睿.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].住宅与房地产，2017(03):93.

[5]孙广.高层建筑结构设计及优化方法探析[J].安徽建筑,2018(04):68,239.