房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

（灣田地產(chǎn)集團(tuán)長沙深望置業(yè)有限公司，湖南 長沙 410200）

引言

要提高建筑的設(shè)計質(zhì)量和水平，需要加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化。通過不斷滿足人們對房屋功能性、穩(wěn)定性和外觀的要求，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)減少能源消耗，降低建筑成本，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并最終提高企業(yè)的市場競爭力。另外，房屋建筑的安全性直接影響著居住者的居住安全，為了杜絕結(jié)構(gòu)設(shè)計漏洞的產(chǎn)生，提高建筑的安全性，需要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)計方案的可行性和安全性。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，必須對房屋建筑的原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的了解與認(rèn)識。通常情況下，必須在確保建筑安全性和功能性的基礎(chǔ)上，對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，制定更具有經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性的房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。同時，必須對房屋建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，選擇最優(yōu)設(shè)計方案，采取更加高質(zhì)量的優(yōu)化措施，實現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化目標(biāo)[1]。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要作用

（1）通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以進(jìn)一步提高房屋建筑使用的安全性；（2）在合理完成房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計同時，可以全面提高建筑工程的施工效率，實現(xiàn)節(jié)約資源的目的，有效地降低施工成本；（3）在房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，可以實現(xiàn)綠色節(jié)能設(shè)計，使建筑的建設(shè)和使用滿足環(huán)境保護(hù)的要求，與國家所提出的可持續(xù)發(fā)展策略相呼應(yīng)，以此推動我國建筑行業(yè)朝向更加環(huán)保、綠色、節(jié)能以及低消耗的方向發(fā)展；（4）在房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，可以對居民的安全做出保障，因為房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計更加重視房屋建筑的安全性，而且也會重點(diǎn)考慮居民的實際需求，進(jìn)而使設(shè)計方案更加完美，有效縮短施工周期，節(jié)省人力、財力以及物力的投入，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

（一）優(yōu)化房屋整體結(jié)構(gòu)體系

對于現(xiàn)代房屋建筑，其不僅功能性較強(qiáng)，而且造型也非常復(fù)雜。所以，優(yōu)化房屋建筑整體結(jié)構(gòu)體系時，要在滿足房屋建筑的功能性要求、規(guī)范要求以及造型要求的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)布局，有效降低工程造價。同時，房屋整體結(jié)構(gòu)體系也會直接影響工程造價，因此，應(yīng)加強(qiáng)對這方面工作的重視程度，結(jié)合房屋建筑的功能，合理對房屋結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化，以此提高房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的整體效果[2]。

（二）優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計模型

對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)先建立房屋結(jié)構(gòu)模型，而后圍繞該模型，完成后續(xù)工作。對于一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的房屋建筑，模型優(yōu)化非常重要，因為通過模型優(yōu)化能夠有效地將一些復(fù)雜的造型進(jìn)行簡化，并利用結(jié)構(gòu)分析軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行工況分析，避免在方案實施時發(fā)現(xiàn)問題。

（三）變量的合理選擇與目標(biāo)函數(shù)的確定

通常情況下，選擇設(shè)計變量時，會選擇對設(shè)計產(chǎn)生影響比較大的參數(shù)，將影響較小的參數(shù)作為預(yù)定參數(shù)，以減少計算編程的工作量。另外，確定目標(biāo)函數(shù)時，應(yīng)利用函數(shù)尋找能夠滿足既定條件的最優(yōu)解，同時要確定約束條件。優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)可靠度的約束條件主要包括裂縫寬度約束、應(yīng)力約束、尺寸約束以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束等，在實際設(shè)計過程中，必須確保各種約束條件都能夠滿足行業(yè)規(guī)范。

（四）優(yōu)化樁基礎(chǔ)設(shè)計

樁基礎(chǔ)是整個建筑的根本。樁基礎(chǔ)的作用是承載整個建筑，并將自身承受的荷載傳遞到周圍的土層中。通常情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)有預(yù)制樁和灌注樁2 種形式。對樁基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計，主要指的是在確保施工質(zhì)量不受到影響的前提條件下，科學(xué)、合理地降低工程成本。對樁基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮房屋建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載與地質(zhì)條件，選擇最為合適的樁基礎(chǔ)類型。確定樁基礎(chǔ)的類型后，應(yīng)通過優(yōu)化設(shè)計提高樁基的承載力，比如，提高樁周圍土體的承載能力以及擴(kuò)大樁柱的尺寸等。布置樁基時，應(yīng)合理利用樁基材料的固有強(qiáng)度，確保樁基礎(chǔ)可以均勻受力[3]。

（五）優(yōu)化地下室結(jié)構(gòu)

進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)從2 個方面進(jìn)行：（1）應(yīng)在滿足房屋建筑使用要求的基礎(chǔ)上，合理降低地下室的層高，不僅可以有效降低房屋建筑施工中鋼筋、混凝土等材料的使用量，還可以減少施工過程中土方的挖掘量，進(jìn)而減少維護(hù)、維修等費(fèi)用的支出；（2）因為地下室結(jié)構(gòu)受到的地下水的浮力以及土壓力較大，需要使用大量的鋼筋，所以，設(shè)計工作人員在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，需要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際受力狀態(tài)進(jìn)行全面、細(xì)致的分析。在確保其能夠滿足規(guī)范計算的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)分段配筋，一般情況下，受力比較大的位置需要進(jìn)行局部加強(qiáng)。

（六）優(yōu)化室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，必須保證房屋建筑本身以及室內(nèi)結(jié)構(gòu)的合理性和美觀性。在這個過程中，務(wù)必確保剪力墻、結(jié)構(gòu)柱與建筑平面可以保持一致性，在確保結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，盡可能地減小剪力墻與結(jié)構(gòu)柱的截面尺寸。布置結(jié)構(gòu)梁時，應(yīng)盡量與建筑墻體保持同一寬度，如果結(jié)構(gòu)梁寬于建筑墻，應(yīng)將結(jié)構(gòu)向次要的空間內(nèi)偏移，如衛(wèi)生間、廚房等。

結(jié)語

總而言之，在經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的今天，人們的生活質(zhì)量在不斷提高，同時也對房屋建筑提出了更高的要求。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，為了滿足人們對房屋建筑的要求，提高房屋建筑質(zhì)量，應(yīng)綜合性的考慮多方面內(nèi)容，體現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的效果，以此實現(xiàn)美觀化、安全化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。