建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用

1刘庆伟,2吕韶华,3王雪辉

370724199305181417

370103196711075013

220104198508270035

摘要：建筑结构的优化设计，在满足业主各项使用功能要求前提下，结合实际工程特点，促使房屋结构的布局更具均衡性，追求结构设计技术经济指标更具优越性的过程。对此，设计人员应在房屋结构设计中加强对建筑结构设计优化的关注，确保建筑结构设计完成后，不仅能保障房屋结构的基本建筑功能、审美需求，亦能具备合理的抗震性能，以此加快我国建筑行业的转型速度，为业主提供更加优化的建筑结构。

关键词：建筑工程；结构设计；优化

中图分类号：TU201

文献标识码：A

引言

建筑结构的优化设计，在满足业主各项使用功能要求前提下，结合实际工程特点，促使房屋结构的布局更具均衡性，追求结构设计技术经济指标更具优越性的过程。对此，设计人员应在房屋结构设计中加强对建筑结构设计优化的关注，确保建筑结构设计完成后，不仅能保障房屋结构的基本建筑功能、审美需求，亦能具备合理的抗震性能，以此加快我国建筑行业的转型速度，为业主提供更加优化的建筑结构。

1建筑结构设计优化方法的现实意义

1.1促成审美要求

在房屋结构设计环节运用建筑结构设计优化方法，能够有效满足业主的审美要求。现如今大多数公共建筑与民用建筑，投资者除了关注房价以及房屋功能外，还有它的造型特征以及建筑美观度，投资者更加期待在使用后可以获得舒心的生活、办公体验，且拥有舒适的视觉感受。因此，设计者若能针对建筑结构展开优化，可以逐步贴合业主审美理念改善房屋结构，体现房屋建筑个性化价值。如浙江油茶工坊建筑以及鸟巢建筑，这些建筑结构在优化设计后更具美学价值。

1.2推进建筑转型

常见的房屋结构多有混凝土结构、钢混结构、木结构、钢结构以及砌体结构等。随着建筑行业的日益发展，其竞争力逐步加强，为了在市场竞争中抢占先机，需要积极实施建筑结构优化设计，以此保证创新后的建筑物富有新意且具有合理的性价比，能够引起业主的购买欲望，这样也能就此推动建筑行业的良性发展，使之在转型道路上取得突出成就。因此，优化建筑结构是当前建筑行业转型阶段的重要途径。另外，优化建筑结构设计方案，还能提升工程质量，借此逐步达成建筑行业的高质量建设目标。

1.3节省施工成本

目前，高楼林立已成为城市发展的重要趋势，且以高层建筑为基础，这就导致施工企业在建筑结构设计环节，常常为了赶进度而忽视设计方案的合理性，甚至在实践阶段遇到不合理的设计事项也不予以反馈，此时必然会影响相关企业的经济效益。而建筑结构优化方法的应用刚好可以从合理布局、合理设计的视角，为施工人员提供可靠的指导思路，使其在良好的设计环境下顺利完成施工任务，从而达到省本的目的。

2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用路径

2.1科学布置结构构件

设计人员在对房屋结构设计中的建筑结构进行优化设计时，还应当考虑结构构件的分布合理性。所谓的结构构件泛指剪力墙构件以及梁柱构件等。其中对于房屋结构中的梁柱构件，通常选用细长类型，从构件尺寸以及空间受力情况进行分析。在具体工程设计过程中，大多数实际问题的解决方案并不具有唯一性。例如框架结构设计中，最大位移与层高之比的限值需满足1/550的要求。在结构设计过程中，当出现该指标不满足规范要求的情况，既可增大外围梁柱构件的截面尺寸，亦可削弱内部构件，其均能达到减小上述限制的要求。但在具体结构的分析过程中，要求我们设计人员从整体判断，采取措施后，是否有利于抗震功能的实现，是否影响其他技术指标的实现，同时是否具有较高的性价比。对最大位移与层高之比的限值的指标要求，一味地增大外围构件尺寸，有可能造成工程成本的上升，或者一味地减小内部构件尺寸，有可能造成结构变形的增大，局部构件安全性能不满足要求，甚至在一定条件下，结构发生破坏。这就要求设计人员在设计过程中科学布置结构构件，合理选取构件的截面尺寸。这个过程也是建筑结构设计优化的过程。在这个过程中，普遍来看要做到以下两点：一是整体结构的规则与均匀性。平面设计中结构平面布置比较均匀，并使质量分布与刚度分布相协调，避免产生较大偏心，防止薄弱子结构过早破坏，发挥结构整体的抗震耗能作用。竖向设计中建筑造型及竖向构件亦应均匀布置，防止刚度、承载力、传力途径产生突变，最大程度地限制薄弱部位的出现，防止结构产生过大的应力集中或变形。二是合理选取构件。例如框架构件设计中，应满足“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。框架结构实际上就是梁柱构件构成的结构体系，所以这种结构体系在抵抗地震水平力时，无法做到像框剪结构那样有多重抗侧力体系，只能让单纯的框架体系也能有主有次，有先有后，形成类似多重抗侧力体系结构的破坏机制。

2.2优化地基基础设计

在房屋建筑中，地基的作用不言而喻，作为建筑项目的基础工程，地基设计的合理性将直接影响到房屋内部的整体形态。另外，由于建筑物的形态和功能不同，因此对地基的要求标准也存在较大的差异。在进行地基基础设计时，需要严格按照相关标准要求，特别是在进行地基构造设计的过程中，更需要进行全面地把控并优化地基基础的设计，同时，相关工程建设企业需要适当地加大地基建设过程的资金和技术投入。

2.3优化房屋形体，调整外观与室内布局

房屋结构设计优化不仅应以强化建筑安全性、稳定性作为基本目标，还应处理好形体优化工作，建筑设计者必须基于住户的审美要求、周边环境背景，做好调整室内布局，改善外观布局的基本任务，调整建筑内部各类基础设施的布局，突出空间层面的协调感与美观性，推出内容完整的设计方案，基于水文天气、地理环境、人居需求等因素重新设计房屋外形与内部布局，针对建筑中的游戏区、休闲区、活动区等进行优化，保证其能够在投入使用后发挥相应的作用。

2.4优化建筑上部结构

建筑设计者必须基于数字化模型，选择正确措施优化系统设计方案，坚持合理性、科学性原则，优化建筑内部剪力墙结构的设计思路，让建筑内部剪力墙数量保持在合理范围内，控制剪力墙的建造方式，强化建筑结构的刚度、强度，减少各类安全事故发生的概率，让我国现代建筑有能力应对地震、泥石流、台风等自然灾害，防止发生墙体破裂、管道泄漏等问题，给广大住户提供一个较为安全的居住环境。建筑设计师应当保证剪力墙重量均匀地分布于楼层整个横截面上，使用钢筋混凝土制作的梁柱支撑剪力墙，让高层建筑中不同楼层的结构中心保持一致，突出建筑平面的刚度，建筑设计师可在保证建筑结构稳定性的前提下，调整剪力墙的水平方向和承重能力，处理好角度平衡性问题，强化剪力墙的延展性，根据现代建筑项目的整体质量要求、参数指标，对在现场搜集到的数据进行分析研究，争取满足工程的实际质量需求。

结束语

建筑设计师应当在优化建筑模型的过程中选择具备一定影响力的变量参数，快速找到与最终设计目标相契合的数据，选择能够与各类具体条件相符合的函数，从房屋的具体施工条件出发，在保证建筑工程经济效益的同时，缩减建材用量，提升建筑主体的质量水平。

参考文献

[1]占丽金.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].中华建设，2021（7）：104-105.

[2]张凯月.建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用[J].工程建设与设计，2020（16）：37-38.

[3]胡欢欢.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].居舍，2020（12）：81，104.