浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术

浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术

孙洋洋

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司 天津市 300220

摘要：现阶段为迎合人们对于建筑工程提出的愈来愈高的要求，建筑工程领域不断改革、技术创新，在房屋建筑结构设计中对于优化技术的应用同样备受相关认识的关注。如今房屋建筑方案趋于多样化、个性化，由此也造就了今天的房屋建筑结构体系日趋多样化，这对结构设计提出了更多、更高的要求。如果再继续遵循传统结构设计方法，可能无法实现房屋建筑需求，因此，结构工程师必须解放思想，不断探索新思路和新方法，以适应当代社会对房屋建筑工程的需求，并为社会提供更好、更优质、更让人满意的房屋建筑结构形式。

关键词：房屋建筑；结构设计；应用优化技术

引言

在进行房屋建筑结构设计时，要从实际出发，严格按照现行的有关规范和标准来进行，以保证其合理性。

1房屋建筑结构设计的意义

房屋建筑功能性主要通过房屋建筑方案体现出来，结构方案则是决定房屋建筑方案是否可行的根本条件，两者之间的关系是相互制约与促进的。只有保证二者协调统一，才可设计出优秀的设计方案。设计人员在进行结构设计时，需综合考量气候环境、地质条件等，利用科学的结构体系、构件布置等，逐步达到房屋建筑想要表达的最终效果。而结构设计优化则是在房屋建筑与结构互相成就的基础上，获得更多的可能性，实现房屋建筑与结构的整体统一和优化。目前，房屋建筑结构的类型主要包括钢混结构、混凝土结构、钢结构、砌体结构等。房屋建筑行业在不断发展进步，房屋建筑设计企业的整体竞争力也日渐增强，为尽可能在激烈化的市场竞争中形成发展优势，相关单位要积极推动房屋建筑结构的优化设计，以此不断提高建筑物的新意，并且保证其性价比的合理性，由此实现房屋建筑行业的良性发展。在目前房屋建筑行业的转型发展环节中，实现房屋建筑结构的优化是非常关键途径之一，有利于提高工程质量，达到房屋建筑行业高质量发展建设目标。

2房屋建筑结构设计中的应用优化技术

2.1 BIM结构设计

在BIM模型的建立过程中，各专业之间可实时共享设计信息，避免了传统设计流程中信息共享不及时和信息交流不畅的问题。同时，BIM模型可直接生成结构施工图，避免了传统设计过程中因修改而导致的多图纸修改的问题，提高了设计效率和质量。此外，BIM模型还可进行虚拟施工和协同设计，为施工和后期运营管理提供了更加全面和精准的数据支持。总的来说，以BIM技术为基础的结构设计流程，可以实现设计和施工的无缝衔接，减少设计返工和施工问题，提高设计效率和质量，为房屋建筑行业的数字化转型提供了有力的支持。根据上述，完成BIM技术下的结构设计流程时，首先需要与其他专业模型相互提资，并基于各专业设计方案和荷载信息等参数，建立结构设计模型。结构专业利用BIM协作技术整合其他专业模型和自己的设计模型，解决信息交流不及时问题。设计师确定结构尺寸和位置信息后，导入软件进行计算，并将计算结果反馈给BIM模型。在设计变更时，只需更新结构BIM模型，新的计算与分析模型会自动生成，解决重复建立的问题。进入施工图设计阶段后，设计者在带有配筋信息的BIM模型中切分视图，添加注释信息，完成施工图绘制。施工图内容从切分视图提取，标注信息从部件数据中提取，提高绘制效率、准确性，并避免多图纸修改问题。

2.2增强结构体系概念，考虑结构耐久性

在应用概念设计开展房屋建筑结构设计的过程中，设计师需深入理解不同结构体系的性能和适用条件，结合具体的房屋建筑工程实际需求进行合理选择和应用，与此同时，加强结构体系概念设计，从整体性能和安全性角度出发对房屋建筑结构设计质量进行严格把控，以此确保建筑物充分发挥其功能，如选择结构体系时，采用对抗震有利的房屋建筑平面、立面布置，在不影响房屋建筑使用需求的位置设置防震缝，且宽度取值应比规范规定值大50㎜，以免在地震中的发生碰撞。

2.3优化基础设计

基础设计会直接影响房屋建筑结构的整体稳定性与安全性，因此，设计人员在开展基础设计时应采取以下几点优化措施。首先，在进行基础设计前，设计人员应深入施工现场，根据实际情况选择合适的勘测方法、专业的数据处理技术，确保现场勘察数据的真实性、可靠性和全面性。其次，设计人员应充分掌握房屋建筑施工区域地基的受力情况，确保设计报告与施工现场勘测报告信息一致。最后，设计人员应综合考虑多方因素，确保房屋建筑地基基础结构设计的科学性与合理性。此外，设计单位应积极履行自身职责，严格监督设计人员的工作，确保设计人员具有较高的专业能力与综合素养，能胜任房屋建筑结构基础设计等复杂工作。

2.4剪力墙优化

剪力墙是房屋建筑主体结构的重要组成部分，也是保障房屋建筑结构稳定性、安全系数的重要结构。所以，房屋建筑结构优化设计要结合现场情况，全力提高剪力墙结构的稳定性与安全系数，优化剪力墙结构的综合设计方案，打造安全、宜居的优质房屋建筑空间。设计人员需要根据工程建设要求，调整墙体结构的总重量，确保房屋建筑结构的刚度与各层结构质量相等。其次，在综合分析后，调整剪力墙质量承载性能及水平方向，确保剪力墙角度平衡、承载性能稳定。剪力墙优化设计要考虑到施工现场的实际情况，明确剪力墙各结构部件的性能，测算出墙体结构的实际受力参数，并逐一完成结构强度、刚度的优化设计。除此以外，设计团队还需分析房建工程的抗震设计系数、内力测算以及位移测定等方面，并引入绿色施工、安全施工思想，以控制工程建设期间的资源使用情况。若想要提高主体结构的抗震性能，设计团队可以在设计时将剪力墙的结构厚度及剪力墙的总体数量作为变量，在基本完成优化设计方案后，对变量进行调整，并优化剪力墙的布设与结构安排，控制剪力墙数量、调整结构厚度，便可以调整出最佳的抗震性能，还能够在一定程度上降低房屋建筑结构的实际碳排放量。

2.5荷载分析

在荷载分析阶段，需要考虑到房屋建筑所承受的各种静态和动态荷载，以确保结构在正常使用和极端情况下的安全性。静态荷载包括自重荷载、楼板活荷载、墙体荷载等。自重荷载是指房屋建筑本身的重量，需要准确计算各部分的质量分布，并考虑建筑物的层高变化。楼板活荷载是指房屋建筑使用过程中人员、家具、设备等的集中和分布荷载，需要根据房屋建筑用途和标准规范进行合理估计。墙体荷载包括围护结构所承受的风荷载和地震荷载，需要进行风荷载和地震荷载计算，并考虑其在房屋建筑结构中的传递方式。动态荷载主要包括地震荷载和风荷载。地震荷载是指地震引起的结构振动所产生的荷载，需要根据地震活动区域的设计地震动参数和结构的地震反应特性进行计算。风荷载是指风对建筑物表面产生的压力和力矩，需要考虑建筑物的几何形状、地理位置和周围环境，以及风压系数和风力作用的动态特性。在荷载分析中，需要使用合适的数值模型和计算方法，包括有限元方法、结构动力学分析等。这些方法可以帮助工程师准确模拟和计算荷载在结构中的传递和响应，从而评估结构的受力状态和安全性。

结语

综上所述，房屋建筑工程和人们的工作、生活存在非常紧密的联系，设计人员应不断提高房屋建筑的设计质量，逐步提高房屋建筑结构设计水平，在有效控制房屋建筑施工成本的同时，实现房屋建筑整体结构设计优化。

参考文献

［１］　杨海浪．房屋建筑工程项目施工中的结构优化设计控制技术应用研究［Ｊ］．工程机械与维修，２０２２（６）：５０－５２．

［２］　韩爽．房屋建筑工程项目结构优化设计控制的技术方法［Ｊ］．建材与装饰，２０１９，２０：１０－１１．

［３］　刘芬．工程造价与房屋建筑结构优化设计的关系研究［Ｊ］．产业创新研究，２０１８（９）：７８－７９．