結構設計優化方法在房屋建筑結構設計中的實踐應用

曹孫陽

摘?要：伴隨著現代化城市建設步伐的推進，社會各界對房屋建筑結構設計工作有了更高要求。為此，這就需要相關企業在開展房屋建筑結構設計過程中，從實際出發，最大限度地沖破布局之間的傳統格局，不斷優化和創新?；诖?，本文主要從建筑結構設計優化的重要出發，闡述了房屋建筑結構優化設計的要點，最后結合實例加以分析。

關鍵詞：建筑結構設計;優化方法;應用分析

1?建筑結構設計優化的重要性概述

眾所周知，建筑結構設計優化，主要指的是利用合理的設計理念，在理論與經驗相結合的基礎上，加強建筑結構的優化，在保障建筑結構質量安全的基礎上，滿足住宅建筑的使用需求。其不僅有助于控制建筑整體質量、保證建筑安全，還能有效的控制房屋建筑工程的成本預算，促進企業的經濟效益的提升。

近年來，隨著我國城市化進程的加快，面對日益稀缺的土地資源，高層建筑將成為未來城市建設的發展趨勢。因此，設計人員必須熟練掌握和運用建筑結構設計，并加以優化，才能有效地保證施工質量，擴大施工企業的市場需求，從而有效地優化建筑結構設計。在住宅建設過程中，住宅結構設計的優化可以有效地提高建筑質量和效果，并能有效地降低建設成本，從而為施工企業獲得更多的效益。在保障性住房建設中，要遵循的原則是提高保障性住房建設的整體水平。在保障房建設安全的基礎上，設計師要在設計方案上力求創新和大膽，超前設計思路，敢于在實踐中探索和改進，同時適當降低成本，優化保住房建設的結構設計，在保證建筑整體結構穩定的前提下，全面提高房屋建設項目的經濟效益，推動建筑行業的健康發展。

2?房屋建筑結構優化設計的要點

2.1?整體優化和局部優化

建筑結構設計的層次性和復雜性對設計工作提出了更高的要求。因此，在建筑結構優化設計的過程中，要從整體出發，把各部分有機結合起來，實現局部和整體的合理優化，保證房屋質量。從建筑的角度，包括建筑的角度。建筑結構的優化設計要求相關設計人員對各住宅結構的附屬體系進行優化。就建筑結構設計的復雜性而言，主要涉及建筑材料和構件的選擇。在設計中要充分了解原材料的市場價格，保證住宅質量，合理控制成本;利用Bim和GIS技術，優化建筑結構的空間設計，保證空間設計的平衡和利用率的合理性。因此，住宅結構的設計與優化應做到局部優化與整體優化相結合。

2.2 建筑地下基礎結構的優化設計

基礎設計作為建筑基礎的一部分，是建筑結構設計的重要組成部分。設計人員在設計過程中必須把安全作為最重要的設計原則。根據場地條件，綜合研究地質、土壤、地下水等因素的影響，選擇合適的解決方案。例如，根據施工現場的實際情況，合理選擇樁長作為樁端支護厚度，可以選擇樁基礎類型，并進行多種優化方案比較，選擇經濟可行的適宜方案。因此，在設計過程中，設計者應根據合理的基礎設計數據，以滿足地質條件、沉降條件和地基承載力的要求，分析整體沉降和不均勻沉降，最終選擇具有較高經濟效益的樁基，從而達到實現了施工周期和節約成本，保證了地基的安全。

2.3 上部結構進行優化

在建筑結構設計中，上部結構的優化設計非常重要。因此，在上部結構優化設計中，剪力墻具有良好的整體性和抗震性能，合理布置剪力墻顯得尤為重要。在建筑結構剪力墻的具體布置上，首先要盡量圍繞結構布置，在結構中間減少剪力墻的布置，以提高結構的抗扭剛度，同時，要保證剪力墻的質量是均勻的，保證樓板平面剛度中心與結構重心重合，減少外荷載的扭轉效應。另外，應盡量采用普通剪力墻，墻肢長度宜較長，兩端宜與翼墻連接，以減少小墻腿和短肢墻的數量，保證剪力墻結構體系的合理優化，使之不僅發揮作用其優點是抗側力強，同時也降低了工程造價。

2.4 結構同建筑的協調優化

在建筑結構設計中，為了保證建筑的整體協調性，在房屋墻、柱的布置過程中，必須結合相關標準和規范，以滿足相應的房屋平面要求。因此，在結構設計中，建筑結構體系應具有整體性的特點，不宜過于復雜。同時，墻、柱應合理計算并布置在相應位置。此外，樓層的高度和橫截面面積應協調一致。在樓梯、電梯的設計中，要保證建筑結構受力構件的強度和剛度，充分體現剛柔并濟的原則，保證建筑結構的安全，控制自重。對于非承重構件，可選用重量輕、韌性好、彈性性能好的材料。在發生地震災害時，建筑材料的彈性力可以與地震力相互作用，從而提高建筑物的抗震性能。

2.5?建筑結構的安全性能設計優化

建筑結構優化設計的最基本原則是保證住宅建筑的安全。特別是在當前高層建筑逐漸成為城市建筑發展的主要趨勢，這對高層建筑的穩定性和安全性提出了更高的要求。因此，高層建筑結構優化設計的關鍵內容是提高建筑的整體抗震能力，不斷提高建筑的剛度、穩定性和承載力，保證建筑結構的剛度和強度。在實際設計過程中，需要設置合理的剪力墻，以保證剪力墻的整體均勻性，使樓板的平面剛度中心點與樓板整體結構的重心重合。同時，充分考慮經濟條件，盡可能選用極限抗拉能力強的鋼筋材料，并采取隔震措施，將阻尼與隔震技術相結合，形成延性結構的抗震體系，提高結構的抗震能力建筑。

3?工程案例分析

某地區一辦公建筑項目，共七層，項目采用鋼筋混凝土構筑結構體系，受到施工場地因素的制約，建筑平面寬度為16.3米，長度為58.8米。項目采用現澆式安裝框架的梁、板。下面對其結構設計進行分析。

3.1?建筑結構優化模型

首先，合理選擇設計變量，通常設計變量是對建筑工程設計影響最大的參數。本項目主要對建筑設計過程中的主要影響參數進行總結和分析，對影響較小或變化范圍較小的設計參數進行計算，選取對建筑工程設計影響較小的因素作為預定參數;其次，指出通過一組滿足預定條件的函數，確定優化設計的目標函數，并在此基礎上進行優化設計計算，有效地降低了工程造價，為施工生產創造了有利因素，清除模型約束。主要包括建筑結構的尺寸、強度、構件和裂縫寬度。在約束目標的過程中，要參考住宅結構設計的相關參數，保證約束條件的設置滿足建筑工程的設計要求，從而實現有效的結構優化設計。

3.2?分布結構的設計優化

3.2.1 基礎拉梁設計優化，結合本項目樓層少的特點，故在建筑基礎選擇中采用短柱形式。同時為了保障基礎梁配筋能滿足最小配筋標準，需要在設計中控制基礎拉梁的截面高度在短柱中心距的0.05左右。

3.2.2 基礎負載設計優化，由于本項目采用的鋼筋混凝土構筑體系，因此，在優化設計過程中，需要考慮風力負載的影響，并制定相應的優化策略。

3.2.3 計算結構分析，當前建筑結構的優化模型建立完成后，可以進行相應的驗算，有助于發現建筑結構設計中的存在的問題，一旦發現問題，就可以制定相應的處理措施，進而實現建筑結構的優化設計目的。

4?結語

總之，為適應時代發展的需要，加強建筑結構設計是促進建筑業進一步發展的重要措施。因此，在房屋結構優化設計中，設計師要認識到自己工作的重要性，嚴格遵守國家有關建筑規范，根據實際情況不斷完善和創新結構設計的優化策略，通過引進新技術、新工藝，實現結構優化的目的，在保證建筑結構穩定性的基礎上，提高建筑性能和使用性能，滿足人們多樣化的住房需求。

參考文獻：

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作者身份證號：360102199105118015