建筑結構優(yōu)化設計方法在房屋結構設計中的應用

張凱月

（廊坊師范學院，河北 廊坊065000）

1 引言

在建筑行業(yè)日益發(fā)展的今天，除了保證建筑使用的安全性，還要考慮建筑的美觀性和實用性，以及施工時的可行性以及施工成本，對設計人員提出了很高的要求。

2 建筑結構設計優(yōu)化方法的重要性

2.1 保障建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益

經(jīng)過歷年來對傳統(tǒng)房屋設計與結構優(yōu)化設計的比較研究，以及對建筑設計經(jīng)濟指標的分析，發(fā)現(xiàn)科學性、規(guī)范性的建筑結構優(yōu)化設計方案可以使結構內部中每個部分都得到合理協(xié)調，并且充分利用建筑資源，最大限度地減少建筑材料的消耗及其浪費問題，可以減少成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.2 符合當今建筑行業(yè)的要求

時代發(fā)展的進步和人們日益增長的物質文化需要，使人們對建筑行業(yè)的要求不斷提高，并希望在建筑結構設計方面予以空間最大化的利用。房屋建筑的結構優(yōu)化可以使建筑材料達到最大的利用，使建筑空間更為合理，同時可以滿足建筑的多元化需求。建筑結構優(yōu)化方法被使用后，可以滿足對建筑外觀性和實用性的雙重要求。

3 建筑結構設計優(yōu)化措施

3.1 科學制訂設計方案

結構選型在房屋建筑結構優(yōu)化中占據(jù)著重要地位。制訂方案之前需要做好前期準備工作，實地勘察施工現(xiàn)場，根據(jù)建筑現(xiàn)場的客觀條件和資源統(tǒng)籌安排建筑工序，按照建筑結構設計的標準進行建筑方案設計。嚴格根據(jù)質量要求選擇建筑材料和機械設備，以保障質量為前提條件進行造價控制并優(yōu)化設計方案。

3.2 進行方案比選

制訂出不同的設計方案后，必須對其進行整理與分析，以選擇最合適的方案。而在這個過程中，需要對各種影響因素進行不同方面的考量與分析。設計方案合理與否，不僅取決于建筑的美觀性和安全性，還要考慮其是否可以節(jié)約資源。因此，在這個過程中，設計者要把節(jié)約資源與建筑設計相結合，實現(xiàn)建筑結構的綠色設計。

4 建筑結構設計優(yōu)化的主要內容

4.1 建筑整體和局部的優(yōu)化

房屋建筑結構設計包括整體設計和局部設計，通過建筑整體結構和局部結構的優(yōu)化能夠讓建筑空間得到更為合理的利用。比如，在對房屋建筑結構整體設計時，更多的是需要考慮其整體承重和質量需要，而在結構細節(jié)設計方面則更需要在選材、使用等方面予以深度考量，使建筑結構達到質量和需要的雙重滿足。

4.2 建筑上部結構的優(yōu)化

房屋建筑結構設計的優(yōu)化需要首先分析剪力墻的受力是否平均，可以適當加大剪力墻的長度，減少墻肢的個數(shù)，從而在保證安全合理的同時，增加房間的使用面積，減少建筑材料的使用，不僅節(jié)約成本，又能符合建筑對安全性的要求[1]。另外，應充分考慮剪力墻底部的優(yōu)化設計，保證剪力墻底部加強部位的高度，使剪力墻具備較強的抗震性能。樓層的平面幾何中心和剛度中心應重合，以提高建筑的穩(wěn)定性與剛度，最終保證建筑的建設質量和使用安全。

4.3 地下結構的優(yōu)化

地下部分的結構設計是房屋建筑結構設計的重要組成部分，在房屋的使用過程中發(fā)揮著重要作用。為了帶給人們更為舒適的居住感受，做好地下結構的優(yōu)化設計非常重要。進行地下結構設計時，應盡量合理布置地下室柱網(wǎng)跨度和主次梁的布置方式，可以將上部結構的嵌固部位埋入地下室頂板中，這樣可以使地下室空間得以擴大，有利于人們對地下室的空間利用，還可以通過降低地下室層高的方式進行多層地下室的結構設計，使地下室層級和面積增加，增強其使用性能。

4.4 抗震結構的優(yōu)化

為了使房屋建筑使用質量得到提升，并有效避免地震等災害對建筑產生嚴重影響，做好抗震設計是結構優(yōu)化不可忽視的重點?？拐鸾Y構優(yōu)化設計過程中，應盡量采用對稱設計，如果房屋建筑結構為不對稱設計，則需要保持建筑結構平面布置的剛心和質心重合。另外，需要設置多道抗震防線，例如，采用“強柱弱梁”延性框架結構，在水平地震波的作用下，梁結構先于柱結構屈服，因此，可以利用梁的變形消耗地震對建筑結構產生的作用力，使框架柱作為保證結構穩(wěn)定性的第二道防線繼續(xù)發(fā)揮對結構的支撐作用，從而提高整體建筑結構的抗震性能。

4.5 排水管道的結構優(yōu)化

房屋建筑結構設計過程中還需要對排水管道系統(tǒng)予以優(yōu)化設計，考慮排水管道為房屋結構的重要組成部分，加之其復雜程度較高，需要從實際應用入手做好排水管道系統(tǒng)的優(yōu)化。尤其很多管道為穿墻管道，需要在結構設計中做好預埋空間的預留，在空間設計過程中要注意避免管道碰撞，并做好預埋空洞標記，這樣可以在結構施工過程中避免操作失誤。如果排水管道穿越承重墻，還需要做好承重墻的加固，避免管道施工對建筑工程質量的影響[2]。

4.6 優(yōu)化建筑節(jié)能結構設計

為了貫徹綠色發(fā)展理念，建筑結構設計需要以節(jié)能為基礎，從各個設計環(huán)節(jié)完善當前的建筑設計方案。此外，為了保證建筑的舒適性，必須考慮建筑物的通風和日照條件。比如，可以通過南北通透戶型設計的方式實現(xiàn)房屋結構的通風。通過交錯空間設計的方式將陽光引入其他房屋房間，從而使房屋空間的光照符合使用要求。

5 結語

建筑結構設計的優(yōu)化不僅使建筑及相關企業(yè)具有競爭優(yōu)勢，還能減少建筑材料的成本，并提高房屋建筑的安全性和美觀性，同時滿足房屋用戶的不同要求，發(fā)揮建筑的各種功能。通過建筑主體結構設計的優(yōu)化、整體和局部的結構優(yōu)化、上部結構和地下結構的完善設計、抗震結構的改良、排水管道結構的優(yōu)化，以及建筑節(jié)能結構的設計等措施則使房屋建筑結構得以更科學的優(yōu)化，提升房屋建筑的舒適性，并且對建筑結構設計的優(yōu)化已成為建筑結構設計中的重要發(fā)展趨勢，相關研究人員需要對建筑結構的優(yōu)化方法進行研究，提出建設性的意見與建議，讓房屋建筑結構設計更具創(chuàng)新性，順應市場發(fā)展，滿足各方面的需求。