建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

摘 要：在当前建筑技术以及人们居住理念不断提升的背景下，明确在房屋结构的设计中，不单要满足基本的功能需求，还应考虑到结构的稳固性、整体美观性。为此就需要采取优化结构设计的方法，进一步提升建筑结构设计水平。文章先简要阐述房屋结构优化设计的重要性，指出建筑结构优化设计要点，然后具体探讨建筑结构设计优化方案，仅供参考。

关键词：建筑结构；设计优化；房屋结构设计

1 引言

随着我国社会经济水平的高速发展，人们对房屋结构设计的要求不再局限于成本控制和实用。现代房屋结构设计要求美观、安全且经济实用，要求设计从地方特色出发，按时竣工。建筑结构设计优化方法被研制的目的是满足人们对建筑结构设计的要求，它的意义在于节省成本，提高建筑的抗震性，同时满足人们对建筑美观要求。

2 建筑结构设计优化的重要性

当前，随着城市人口压力的不断增加以及房屋建筑水平的不断提升，我国房屋建筑也逐步向高层化发展。对于高层房屋建筑项目，建筑的安全性及稳定性是设计者必须要考虑的两个重点。同时为了满足建筑功能以及建筑美观性的需求，还要求设计人员对常规设计理念及设计方法进行优化与创新，且设计方法的优化与创新还需要以保证工程质量及安全性为基础，通过融合当前各种先进的技术以及设计理念，应用新材料以及新工艺进行设计的优化，从而达到了结构设计优化水平提升的目的。此外，相关数据调查结果显示，进行房屋结构设计优化后，房屋的整体造价能够下降10%～20%，这可以为了企业赢得更大的利益。以往的房屋建筑中，工程质量以及建筑安全性常常是工程的核心内容。但是随着人们理念的不断改变以及建筑技术水平的不断提升，在房屋建筑设计上，设计方案也常常会考虑到房屋建筑设计及成本造价方面的内容。因而对房屋建筑结构进行优化设计，对于房屋使用者而言可以滿足相关人群的心理需求及使用需求，达到用户心理预期。而对于房屋建筑方而言，通过优化建筑结构设计，通过提高房屋的稳定性及安全性以提高建筑企业的行业影响力。

3 分析建筑结构设计优化方法

将结构设计应用于房屋建筑中，主要是通过合理的技术对有限的空间不断优化，从而提高房屋建筑空间的利用率。在这过程中，需要对设计关系、空间布局等方面的专业性、合理性与科学性进行协调处理。科学技术的不断发展对结构设计的发展具有一定的推动作用，由此产生了一些优化设计技术，对建筑结构设计优化方法的应用具有一定的促进作用。结构设计主要是对建筑整体与局部结构进行优化设计，在进行设计时需要对房屋工程建筑实际情况进行综合考虑，时刻将优化设计思想贯彻房屋结构设计过程，确保结构设计方案能够将整体建筑工程质量体现出来，符合建筑企业的经济效益。因此，在具体设计过程中，设计人员需要对房屋建筑结构进行一定的科学性分析与合理性分析，确保设计的方案符合长远的发展效益。设计过程中，设计人员应该对结构进行优化处理，不断降低建筑成本，从而降低房屋建造过程中经济损失。设计人员需要对建筑工程各部门进行协调处理，使各部门的资源能够合理分配，将资源利用率不断提高，从而提高建筑施工的安全性与稳定性，确保施工进度的正常进行。当前建筑行业中，高层建筑的发展越来越快，因为人们对高层建筑的需求量正在不断增长。高层建筑工程在实际施工过程中，会消耗很多的能源与资金。由于高层建筑工程量大、项目多、危险系数较高，因此在实际施工过程中可能会存在一定的质量问题，从而引起安全隐患。相关实践已经证明，将建筑结构设计优化方法应用于房屋结构设计，对房屋建筑工程质量具有一定的保障作用。当前高层建筑的发展十分迅速，建筑企业想要在建筑行业稳定发展，就需要对建筑结构优化设计方法进行研究。因为高层建筑的发展能够对缓解城镇压力具有一定的促进作用，而将结构优化设计方法应用于高层建筑设计，能够提高高层建筑的稳定性与安全性，从而为人们的生活提供安全的居住环境。

4 在房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的具体应用

4.1 对结构与建筑保持协调优化

在建筑结构设计期间，必须要尽最大努力来确保建筑整体平面与整体结构可以紧密配合，从而确保能够达到结构合理与造型美观的目标。在建筑结构设计中，需尽量确保建筑系统能够保持间洁特征，不能发生墙和柱错位等问题，同时还需要保证每一层的截面面积与高度保持相同的状态。在对建筑内部电梯与楼梯设计期间，需选择具有高强特征的建材作为相应的承重构件，以达到降低自重的目标。对于建筑的整体布局，其重心、质量和刚心必须确保能够交叠，以此来有效的避免出现扭转问题。

4.2 形状优化

形状优化是指在指定的房屋结构下，根据要求调整结构外部设计，或者调整房屋内部结构部件的几何形状，以优化房屋结构设计的实用性、经济性。由于形状设计优化方法需要不断改变分析、计算模型，模型的改变势必需要重新生成有限元网格，网格的增加使原有结构设计关系网更加复杂。使用形状优化方法，在房屋结构设计中单元结构、房屋性能和设计变量之间不再是线性关系，它的敏度分析和有限元计算比尺寸优化复杂且量多，因此形状优化设计方法难度比尺寸优化大的多。虽然难度增加，但是这种优化设计方法可提高建筑结构设计的经济性、实用性，同时还能提高房屋建筑的审美价值。

4.3 合理性的优化建筑主体的上部结构

要将相应模型建立起来，并系统优化房屋建筑上部结构。首先，要科学地对剪力墙进行设置，确保均匀的剪力墙质量，这样能够使整体楼层结构中心以及楼层中平面刚度中心点得以重合，避免其遭受风力以及地震的迫坏。其次，在建设房屋时，假如有充分的条件，要尽量大开间构造剪力墙，使剪力墙的墙肢长度得以加长，这样能够使墙肢数量得以缩减，还能够在达到相关要求的前提下避免使用到混凝土。再次，一般情况下是由普通型的钢材铸造成剪力墙暗桩，为了减少钢筋的使用数量，使相应成本得以缩减，可对较大剪力墙进行采用来达到目的。假如建筑本并不具备相应条件，且有着较严格的抗压抗震要求，就不可对过大剪力墙进行构造。

4.4 优化设计剪力墙

剪力墙指在框架结构内增设的抵抗水平剪切力的墙体。框架剪力墙结构指竖向荷载由框架和剪力墙共同承担，水平荷载由框架承受20～30%，剪力墙承受70～80%的结构。剪力墙长度按每建筑平方米50mm的标准设计。剪力墙的结构优化要尽可能的展示整体的均匀程度，使楼层平面的钢度中心与整体的结构重心重合，这样能够有效的降低了地震或者奇台震感强烈的外界自然环境带来的影响。

4.5 桩基础的具体优化

通常来说，桩基基础通常分为灌注桩和预制桩，灌注桩要求比较高，流程比较复杂，实际操作起来难度比较大，因此，在具体施工中，有机的使用预制桩，可以减少施工程序，减少工程投入，能最大限度的保证房屋建筑的质量。

5 结束语

总之，在实际的房屋建筑设计中，要求建筑既安全、实用，又要经济且美观，同时还需要综合考虑到施工便利性。为此就需对建筑结构进行必要的优化设计，通过建筑结构的优化设计实现建筑各种功能的统一，从而推动我国建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1] 吴荣国.建筑结构设计优化方法及应用解析[J].建材与装饰，2017（19）.

[2] 田洪垸.建筑结构设计中的抗震设计解析[J].建材与装饰，2017（06）.

[3] 齐建民.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技资讯， 2015（11）： 73.

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