結構設計優(yōu)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(xiàn)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(yè)在開展房屋建筑結構設計過程中，從實際出發(fā)，最大限度地沖破布局之間的傳統(tǒng)格局，不斷優(yōu)化和創(chuàng)新?；诖?，本文主要從建筑結構設計優(yōu)化的重要出發(fā)，闡述了房屋建筑結構優(yōu)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(yōu)化方法;應用分析

1?建筑結構設計優(yōu)化的重要性概述

眾所周知，建筑結構設計優(yōu)化，主要指的是利用合理的設計理念，在理論與經(jīng)驗相結合的基礎上，加強建筑結構的優(yōu)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(yè)的經(jīng)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(fā)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(yōu)化，才能有效地保證施工質量，擴大施工企業(yè)的市場需求，從而有效地優(yōu)化建筑結構設計。在住宅建設過程中，住宅結構設計的優(yōu)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(yè)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(chuàng)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(yōu)化保住房建設的結構設計，在保證建筑整體結構穩(wěn)定的前提下，全面提高房屋建設項目的經(jīng)濟效益，推動建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

2?房屋建筑結構優(yōu)化設計的要點

2.1?整體優(yōu)化和局部優(yōu)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(yōu)化設計的過程中，要從整體出發(fā)，把各部分有機結合起來，實現(xiàn)局部和整體的合理優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)化應做到局部優(yōu)化與整體優(yōu)化相結合。

2.2 建筑地下基礎結構的優(yōu)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(jù)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(jù)施工現(xiàn)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(yōu)化方案比較，選擇經(jīng)濟可行的適宜方案。因此，在設計過程中，設計者應根據(jù)合理的基礎設計數(shù)據(jù)，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(jīng)濟效益的樁基，從而達到實現(xiàn)了施工周期和節(jié)約成本，保證了地基的安全。

2.3 上部結構進行優(yōu)化

在建筑結構設計中，上部結構的優(yōu)化設計非常重要。因此，在上部結構優(yōu)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(shù)量，保證剪力墻結構體系的合理優(yōu)化，使之不僅發(fā)揮作用其優(yōu)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(xié)調優(yōu)化

在建筑結構設計中，為了保證建筑的整體協(xié)調性，在房屋墻、柱的布置過程中，必須結合相關標準和規(guī)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(xié)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(xiàn)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(fā)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(yōu)化

建筑結構優(yōu)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(fā)展的主要趨勢，這對高層建筑的穩(wěn)定性和安全性提出了更高的要求。因此，高層建筑結構優(yōu)化設計的關鍵內(nèi)容是提高建筑的整體抗震能力，不斷提高建筑的剛度、穩(wěn)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(jīng)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(qū)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(xiàn)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(yōu)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(shù)。本項目主要對建筑設計過程中的主要影響參數(shù)進行總結和分析，對影響較小或變化范圍較小的設計參數(shù)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(shù);其次，指出通過一組滿足預定條件的函數(shù)，確定優(yōu)化設計的目標函數(shù)，并在此基礎上進行優(yōu)化設計計算，有效地降低了工程造價，為施工生產(chǎn)創(chuàng)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(shù)，保證約束條件的設置滿足建筑工程的設計要求，從而實現(xiàn)有效的結構優(yōu)化設計。

3.2?分布結構的設計優(yōu)化

3.2.1 基礎拉梁設計優(yōu)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(yōu)化，由于本項目采用的鋼筋混凝土構筑體系，因此，在優(yōu)化設計過程中，需要考慮風力負載的影響，并制定相應的優(yōu)化策略。

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

4?結語

總之，為適應時代發(fā)展的需要，加強建筑結構設計是促進建筑業(yè)進一步發(fā)展的重要措施。因此，在房屋結構優(yōu)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(guī)范，根據(jù)實際情況不斷完善和創(chuàng)新結構設計的優(yōu)化策略，通過引進新技術、新工藝，實現(xiàn)結構優(yōu)化的目的，在保證建筑結構穩(wěn)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