房屋結構設計中的設計優(yōu)化探討

羅晶　朱強

摘要：建筑物的結構設計在很大程度上取決于建筑結構的構造，不斷優(yōu)化建筑結構的外觀不僅可以提高機構建設的安全性，還可以有效降低企業(yè)的投資成本。在市場競爭逐漸激烈的背景下，提高企業(yè)建設工作的盈利能力，增強企業(yè)的競爭力是關鍵。本文根據建筑施工技術的設計原則，探討了建筑結構的優(yōu)化設計方法，提出了改進了建筑結構的設計措施，希望對促進我國房屋結構設計的持續(xù)優(yōu)化做出積極貢獻。

關鍵詞：建筑結構;結構設計;優(yōu)化

建筑結構的優(yōu)化設計可以有效地改善建筑的功能結構，提高人們的生活舒適度。根據目前我國城市建設的發(fā)展趨勢，高層建筑的數量逐年增加。在建設大量建筑物時，必須考慮如何在建設項目中實現節(jié)能減排，同時也要滿足建設工程的不同要求，提高結構的穩(wěn)定性。作為建筑結構優(yōu)化結構設計概念的一部分，工程師必須根據建筑物的安全性改進建筑計劃。并使用最科學合理的設計方法和技術，來降低建筑物的建造成本。經驗表明，優(yōu)化設計的建筑物的工程成本可降低多達20%，從而顯著降低項目成本，提高房屋工程的經濟效益。

一、房屋結構優(yōu)化設計原則

（一）合理選擇計算草圖

結構優(yōu)化計算確保了施工服務結構設計的合理性，計算草圖是結構計算的基礎。目前在建設過程中沒有達到充分選擇的計算方案，這直接導致了建筑工程結構的安全問題，因此合理選擇建筑設計優(yōu)化計算圖紙，具有極其重要的作用。不可避免的是，由于鋼結構的結構設計優(yōu)化計算誤差在施工過程中造成了很大影響，但只要在故障控制設計優(yōu)化中處于允許范圍內，就能確保結構設計優(yōu)化的安全性和穩(wěn)定性。

（二）正確分析和計算

計算機是建筑結構設計中最重要的分析工具。但是，不同的計算機軟件程序會計算不同的結構數據，這要求建筑師嚴格要求計算機分析結果，適當地評估最接近實際情況的計算結果，一方面確保計算結果的正確性，另一方面確保設計優(yōu)化技術的靜態(tài)設計的準確性。從而有效提升房屋結構的設計水平，實現建筑工程設計質量和效率的提高。

二、房屋結構設計優(yōu)化

（一）設計優(yōu)化方案

工程地質報告、施工現場分類、建筑高度和樓層數、建筑物的重要性、建筑物的位置等以建筑物的地震烈度結構的形式確定，并且建筑物的形狀根據設計優(yōu)化的不同特征和要求來提供，設定建筑結構的動力載體和支撐系統。

（二）結構設計優(yōu)化

負荷施工工作計算：外部負荷和內部負荷，負荷是根據規(guī)格和要求計算的系數值，系數值的不同組合和永久使用的組合計算相同的不同條件，對應于電子表格元素，確定構建的橫截面。首先確定計算的負載值，按照施工措施的要求，使用要求和各種計算手冊中的實驗計算方法。

（三）設計圖紙優(yōu)化

用于計算建筑工程的內力與輪廓體和載荷值進行確定，包括根據拉動、彎矩和軸向壓力、扭矩、側向力計算。根據最終計算的結構內力以及部件的要求和限制，靜態(tài)計算的部件滿足要檢查的規(guī)范的要求。如果不符合要求，就要調整構件的截面或布置，直到滿足要求。

三、建筑設計優(yōu)化中的常見問題

（一）現澆混凝土板的干縮和鋼筋的儲存

在澆筑混凝土地面時，澆筑混凝土后，混凝土會在短時間內產生較大的溫差，容易產生干縮裂縫的問題。尤其是季節(jié)或特殊地區(qū)之間這種現象非常明顯。這種現象主要發(fā)生在住宅房屋結構中，公共建筑和商業(yè)建筑很少見。造成這種情況的原因是工程主要使用預拌混凝土，預拌混凝土廠負責直接提供，而混凝土泵要求更好的混凝土流動性、加工性、高價值對于大量商品混凝土要達到這種效果，要合理增加含水量，使混凝土中的水灰含量過高，這將顯著影響混凝土的質量。

（二）氣缸和墻壁連接的混合

在復雜的結構平面的布置中，通常存在連接多向列網絡的站點。它們中的一些圍繞每個柱和每個柱通過框架梁連接在一起以形成多梁交叉點，這加強了鋼筋混凝土的構造并且給錨點區(qū)域帶來了嚴重影響，給施工進度帶來了不便。

（三）結構計算或設計優(yōu)化方法存在問題

1、計算機的實際設計優(yōu)化圖紙和計算草圖不符

主要問題是開口的剪切尺寸、剪切力與長度、厚度、門窗開口等的位置不匹配，計算框架結構圖的高度不相符。這主要是由于過早的專業(yè)結構計算后的水平構建經過多次調整，但沒有時間反饋的專業(yè)結構，所以相互之間缺乏必要的聯系，直到試用期，最受關注在單個表面上，沒有構建控制計劃。因此容易引起錯誤，此時是某些成分的失真放大，導致圖紙放大不清晰的風險。

2、抗震概念設計優(yōu)化不足

目前抗震設計優(yōu)化包含三個目標，第一目標承載力;第二個目標可以使用但不合標準，結構可靠性該系數用于實現損傷修復的目標;第三個目標是通過設計優(yōu)化和各種抗震施工措施來實現設計優(yōu)化的目的。目前這三個抗震設計優(yōu)化目標沒有完全達到，概念設計優(yōu)化不足，對房屋結構質量帶來一定的安全隱患。

（四）鋼筋混凝土結構概念設計優(yōu)化不足

鋼筋混凝土結構概念設計優(yōu)化一般沒有計算值，基于機械系統與子系統損壞、測試現象、工程經驗之間關系的整體結構，得到基本的設計優(yōu)化原則和思路。在當前的抗震設計優(yōu)化中，一般結構設計優(yōu)化的彈性計算基于多余的地震方面，超過概率約63.2%，小于地震附著措施的總強度，以達到最高安全標準。但有些項目的設計重點忽略了地震的結果、概念和設計優(yōu)化要求，達不到應有的效果。

四、解決建筑結構設計優(yōu)化中常見問題的有效方法

（一）確定結構設計優(yōu)化的科學性和合理性

1、結構剛度與重力載荷之比稱為重力與重量之比。它影響整個結構的穩(wěn)定性，是影響二階引力效應的重要參數。一般來說，只使用增加二階重量比的方法，考慮到重力的影響，結構只是一個重量比增加，以減少二階效應，二階效應要控制在20%以內。

2、剪切重量比是抗震設計優(yōu)化中非常重要的參數。由于受長期影響，地震影響系數迅速下降，根據這種情況計算的水平地震下的結構效應可能太小。對于長期結構，地面加速度和動力學下的位移結構將產生大的破壞性地震。如果剪切重量比小于0.02，雖然結構的剛度，滿足水平位移的要求限制，但對于穩(wěn)定的條件，設計者應考慮設計優(yōu)化過程中的重量。從而有效確定重量比和剪切重量比的合理值。

（二）設計優(yōu)化方法和結構優(yōu)化措施

1、優(yōu)化剪力墻樁結構設計

如果建筑物的結構為剪力墻或框架結構，主要是地震剪力墻的水平力，則承載垂直荷載構件也很重要，使整個結構要沿著織樁剪力墻分布，在中心線上與其中心線重合。雖然雙樁布置帽堆具有足夠的剛度、彎曲和沖壓，但應進行有效的控制，以提高結構設計的科學性和合理性。

2、樁基設計優(yōu)化

如果垂直荷載后的樁排列只檢查反作用力，極蓋的底部彎矩，剪力和某些芯管的剪力墻結構和墻體結構的底部力矩，對基礎承載力的影響較大，因此檢查過程不能忽視地基基礎和剪力墻，以及在樁底部具有大扭矩的大跨度結構的向上拉出力。進行有效的檢測，提高整體的設計優(yōu)化效果和設計優(yōu)化水平。

五、結語：

綜上所述，在房屋結構規(guī)劃時，我們必須考慮用戶對房屋使用的要求，還要考慮建筑的質量、安全性、穩(wěn)定性等方面。通過優(yōu)化建筑項目的設計，可以更好地實現建筑結構設計的整體優(yōu)化，從而實現經濟、科學的設計要求，滿足人們多樣化的使用需求。

參考文獻：

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[2] 王燕，王維.淺談建筑結構分析與設計[J].山西建筑，2015，（1）：59.

作者簡介：羅晶，女（1989.09），研究生（碩士），工程師，主要從事結構設計工作。

朱強，男（1985.08），本科（學士），工程師，主要從事結構設計工作。