建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探讨

【摘要】当前建筑结构设计的市场具有较为激烈的市场，因此相关人员应将优质设计产品提供给业主、将设计产品所具有的经济性有效提高。然而由于结构造价在建筑的产品中占据较大比重，若优化设计建筑结构可将建筑物所具有的安全度进一步提高、将工程造价降低。基于此基础上，本文对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析研究，以期将相关参考依据提供给同行业人士。

【关键词】建筑结构；设计；优化；方法；房屋结构

1.前言

固体艺术中较为重要的一类为建筑，其集设计、结构、美观于一体。通常情况下，对于房屋结构而言，其设计方面要求做到美观、安全、经济、适用，且便于施工作业，与此同时要尽可能将空间利用度提高，最大化以及充分发掘有限资源，进而将经济适用目标有效实现。为了将上述目标实现，在设计上就应广泛应用优化方法，在突出结构安全、造型美感的同时，促使房屋合理、经济。

2.各类建筑结构设计的优化方法在房屋结构设计中的应用分析

2.1房屋结构设计中上部结构的优化设计分析

建立与优化上部结构的模型首先应布置适宜的剪力墙，且将应将剪力墙的平面具有对称以及均匀分布的特点、有机结合楼层结构的重心以及楼层平面的刚度中心等原则有效遵循，进而将风荷载的作用下以及水平地震下扭转效应尽量减少；如果建筑房型是允许的那么应将大开间的剪力墙的结构形式优先采用，且将剪力墙的墙肢长度适当加长，这样可将剪力墙的墙肢总数减少，亦在楼层的侧向具有相同刚度时可将剪力墙混凝土的用量大大减少。与此同时因为暗桩是剪力墙的结构中采用最多钢筋的部位，在采取大开间的剪力墙后可在较大程度上将暗桩中钢筋用量减少；然而如果建筑物处在较差的地质条件中，且建筑对于抗震亦有更高要求，那么应尽量的避免对大开间的剪力墙类结构进行采取；确定好墙柱之后跨高比在5以内的连梁高度通常采取窗顶以及楼层间高度[1]。若跨高比在5以上，具有较大跨度的那些框架梁高度应采取跨度1/12；建筑楼板的厚度应同相应规定相满足，且将楼层层高与层数准确输入，进而可对每个楼层对应荷载进行正确计算；有效确定构件后就要进行人工的修改以及干预如梁端的铰接设置与框支梁柱的定义、风荷载、混凝土的容量等相关参数与定义，使计算模型匹配于实际建筑；最后要电算设计结果，且对电算结果所具有的合理性进行分析。

2.2房屋结构设计中桩基础的优化设计分析

从桩型的角度而言灌注桩以及预制桩是桩基础主要包括的两类。因为成桩的整个过程中较难把握灌注桩的质量，同时其施工的周期同预制桩相较而言更长，所以满足基础总重、上部承载以及沉降控制基础上应将预制桩尽量使用。且因为通常的情况下基础深度不断增加的同时，相关地基土对于桩端阻力与桩身侧摩阻力亦出现不断增大的现象，所以选桩时应尽可能的选取长度较大的那些；从桩位的角度而言，要想减少钢筋用量与基础底板的厚度应将轴线桩尽量采用，亦在剪力墙下尽量的对其进行布置。

2.3房屋结构设计中结构以及给排水的调优化设计分析

因为给排水的专用房间内具有设备基础与设备存在，同其他房间相较而言其具有更大荷载。所以应在半地下室亦或地下室内尽量设置水泵间；由于给排水的房间内具有粗细不均且数量众多的管道，所以预埋件以及预留孔洞的位置与尺寸应较为准确，且有效加强楼板孔的局部。且对于水平管道将梁柱穿过的现象要尽量避免；在管道将承重墙穿过时应将加固措施有效采取；为了避免管道绕梁以及绕柱的现象发生要确保结构布置将良好条件创造给管网系统；在建筑内尤其为高层的建筑内布置空调设备时应同卫生间、楼梯以及电梯等布置于核心区域内，所以进行结构设计的整个过程中应将该类房间内的楼面负荷重点考虑，以免此类房间内因为管道较多而导致超载现象发生。

2.4房屋结构设计中建筑以及结构协调优化设计分析

在设计的过程中要密切配合建筑结构以及建筑平面，进而将美观实用以及结构合理的目标有效实现[2]。布置建筑墙柱应同建筑物中平面功能的要求相满足；为了实现构件的标准化应尽量的统一各个房间的开间进深；而建筑体系在保证尽量简单的同时墙柱应较难出现错位现象，且截面的面积不应具有明显变化发生，与楼层内的标高之间尽量的维持一致，亦不可对夹层结构进行设置；在应力集中亦或者受力复杂的那些转角部位不可布置楼梯与电梯，应将轻质材料尽量使用在非承重的构件中，而为了减轻结构的自重对承重构件进行选用时可将高强材料有效选取。规则且简单是建筑整体的布置中应遵循的原则，且为了避免出现扭转效应要尽量使建筑的刚心以及质心重叠在一起。

2.5房屋结构设计中基础优化设计分析

对轴线桩进行采取的前提下应将条形承台尽量选用。如果建筑物不具备地下室，那么应对条形的承台梁进行布置；如果有地下室那么应将水底板以及条形的承台梁有效采取；若如果建筑具有较低高度，那么承台梁高就可等同于地下室中止水板的厚度；如果建筑具有较高高度，那么应该依据计算来确定梁高。通常止水板荷载取值应依据上部结构的总重中20%同水浮力的和以及上部结构的总重中30%当中更大的部分来计算。然而当前部分人觉得该值要以最不利的水位来对水浮力进行考虑。

2.6房屋结构设计中结构以及电气之间调优化设计分析

若电气管线易导线形式安装于金属管外部亦或者楼板以及墙体处，有可能使预制结构具有较为困难的施工。因此若管线贯穿了建筑梁在梁预制的时候应将孔洞事先留下，与此同时保证墙体厚度同梁宽度一样。若无法保证一样，那么应确保墙体一侧的平面相齐于梁侧平面，进而确保管线不会在墙体的外面。绝大部分房屋的建筑内部电梯房具有较多空洞包含在里面，亦具有较多预埋构件。因此应单独计算电梯房所具有的强度，进而确保设计合理的同时对施工质量的安全进行有效保证[3]。

2.7房屋结构设计中整体优化以及局部优化设计分析

层次性以及复杂性这两类系统性设计特点为所有建筑项目设计中皆包含的部分：而从复杂性而言主要包括构件选用、材料、结构选型等；若从层次性而言主要包括设备安装的系统、结构设计的系统以及建筑设计的系统设计等方面，且每个系统又可分为较多的子系统。进行设计的整个过程中若优化每一个子系统亦或者分系统，那么实际上是将局部之间横向的联系隔断，叠加起来而形成的那个工程并非具有最优化的整体。

2.8房屋结构设计中寿命期内的分段优化设计分析

在限定的那些使用期限以内，每一项目工程中每一环节可以挑选的设计方案皆很多，换句话而言即每一个阶段皆有优化的方案存在。相关设计人员可依据每个阶段性质对对应的一些优化方法进行选取，也就是说优化工程的寿命期，最终在每个阶段皆优化项目，确保建筑施工质量的同时将企业的经济效益大幅提升。

3.结束语

近些年来，我国经济、社会与科技取得不断提高，而广大民众的生活亦随之不断提升，民众对于房屋建筑亦具有更高的要求，要求建筑本体的环保性、经济性、安全性以及功能性较强。而建筑结构的优化设计可将上述目标较好的实现，因此现在及未来房屋建筑结构的设计人员应遵循优化设计原则，优化升级房屋建筑结构，进而将更适宜的一个物质生存以及发展环境提供给民众。

【参考文献】

[1]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2013，29（3）：139-140.

[2]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2013，55（3）：82-83.

[3]王爱娟，刘士英.探析建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版），2013，23（5）：39-41.