结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用
王正姣 赵清聪
摘 要：房屋建筑结构的设计不仅要满足设计的要求，同时还要满足人们对建筑使用功能中舒适度、安全度的需求。在房屋建筑中，结构设计优化方法至关重要，也是满足建筑使用功能的前提条件。基于此，本文以文献对比法和实践分析法，对房屋建筑结构设计中优化方法的具体内容进行介绍，并借助实践提炼出结构设计优化方法在房屋建筑设计中的应用策略，供参考。
关键词：结构设计优化;房屋建筑;结构设计;应用
文章编号：2095-4085（2020）04-00040-02
结构设计是房屋建筑质量化的第一步，也是确保建筑整体质量提升的关键，不仅关系到城镇经济发展状况，同时也是各地区建筑行业可持续发展所不可或缺的。因此为保证房屋建筑结构设计、施工的质量化，结构设计优化技术及措施的实施对于建筑行业的发展具有重要意义，基于此，本文将从建筑结构优化设计的意义及应用等方面进行论述，旨在提升结构设计优化策略。
1 建筑结构优化设计在实际工程中的意义
结构设计优化无论在房屋建筑工程还是市政道路等工程中都具有复杂性、多变性特点，优化结果的实现需要多个专业协调合作、共同努力。结构设计优化结果不仅关系到建筑整体使用功能，同时也关系到建筑的经济性。结构设计优化结果的出现，不仅要保证建筑整体结构设计的安全性，同时也符合建筑外观设计需求。对于房屋建筑来说，结构设计的优化还应将实用性、人文关怀紧密结合在一起，这对提升人们的居住质量，提升建筑的居住功能具有重要意义。而当前，大部分的开发商更多的关注建筑的外观和造价，对于结构自身的负载情况把控程度不精准，导致结构设计过程中存在较多质量隐患，施工安全事故较容易发生。
科技的进步促进建筑结构设计优化更加重要，建筑结构设计也在不断的进步发展中。结构设计优化的同时，要兼顾房屋建筑结构实用性与安全性，以此增强建筑设计方案的完善性，保证建筑质量，减少建筑成本，降低建筑施工造成的环境污染等。
2 房屋建筑结构设计过程的优化
2.1 结构模型设计优化
建筑结构设计中，一般首先建立结构计算模型，并按照设计需求进行模型动态演示，并按照规范要求合理处理计算参数，以保证计算结果的正确性和稳定性。针对房屋建筑结构模型设计优化的流程，主要涉及到以下三步。
其一，根据选定的结构设计出主变量，可忽视低影响因子的数据信息，不仅可减少工作量同时能够提升建筑结构设计工作的可靠性与稳定性。
其二，确定结构设计过程中的目标函数。通过各个结构构件的设计，获取对应准确化的函数数据信息，并对建立的函数进行针对性分析，促进结构设计优化结果得以更好的应用，提升整体工程的经济收益。
其三，制定限制化条件。首先要依据实际工程要求情况，针对工程实施的具体目标，加上工程实施过程中的相关制约化条件，对建筑结构设计的硬性要求进行分析，以保障建筑结构设计的安全性、稳定性。此外，作为结构设计人员要不断的满足结构模型设计中数据处理精确化的要求，落实好建筑结构设计优化措施。
2.2 设计方法和程序的优化
结构设计优化中，主要包含有设计方法的优化和设计流程的优化，由于房屋建筑结构设计中涉及到较多的数据信息，设计条件相对复杂，而大量的设计影响因素中，很大一部分影响因素对于建筑结构设计的优化工作影响不大，因此可进行剔除或者忽略，这样可大大降低结构设计优化工作开展的难度。设计工作人员要根据工程实施的全面过程，对设计过程中可能存有的不良后果进行分析，对各种影响因素进行排查，以此不断实现建筑结构设计方法应用的合理性。此外，在房屋建筑结构设计优化的过程中，结构设计的限制条件是保证建筑整体质量提升的关键，因此要构建合理性强的建筑设计方案，并不断地满足施工方案实施的可行和操作便利性。此外，在設计流程的优化过程中，要依据设计人员的工作经验，探索和解析结构优化设计过程中的基本流程，体现出结构优化设计的科学性与合理性。
3 建筑结构设计优化方法在实践中的应用
3.1 在建筑基础结构优化中的应用
根据地基基础设计的流程，首先需要依据岩土地质勘察报告的地质条件和建筑物的高度、体型、结构形式等，科学合理的选择基础类型，尽量减小基础埋置深度，优先采用天然地基，并控制好基础截面结构的尺寸、配筋率、桩基础桩间距等物理参数，在满足设计规范要求的基础上，尽量减少基础混凝土和钢筋的用量，降低施工成本，优化基础设计质量。
3.2 在建筑地下部分结构优化中的应用
房屋建筑结构设计优化进程中，地下部分设计至关重要，对整体结构的混凝土量和钢筋量都影响较大。地下室部分一般设计情况比较复杂，地下部分的造价受地下室层数、是否为人防地下室、地下室顶板覆土厚度、是否考虑消防车荷载和地下水位等因素影响，设计主材用量差异比较大，因此，建筑地下部分结构优化只能是在保证安全可靠性的前提下，尽量减少不利因素。降低地下室层高，减少地下室层数，可以有效减少土方开挖量，降低成本;合理布置地下室柱网跨度和主次梁的布置方式，尽量把上部结构的嵌固部位放到地下室顶板，优化结构设计的合理性，减少主材用量;人防地下室顶板采用塑性计算方式，计算裂缝挠度时不考虑人防和消防车荷载，都是通过计算参数细节的调整，达到安全性和经济性同时满足。
3.3 在建筑地上部分结构优化中的应用
剪力墙结构是住宅项目中使用最多的承重结构，因此在房屋建筑结构设计优化的过程中，应科学合理的优化剪力墙结构，实现剪力墙的合理布置。剪力墙的布置原则应为：简单、规则、两方向刚度不宜过大;上下连续，避免突变;门窗洞口宜上下对齐。此外，为降低房屋建筑施工成本，应尽量减少混凝土用量，在结构设计优化中可采取大开间剪力墙结构，以增加建筑结构内部的使用空间，更好的满足建筑空间的使用要求。
值得一提的是，近几年推广的装配整体式剪力墙结构采用工业化生产方式，相比较传统生产方式，在标准化一体化设计、信息化技术协同设计、设计施工一体化、构件生产工厂化、装修与主体结构一体化等方面有着无法替代的优势，对建筑结构优化有划时代的意义，使得整个项目得到效益的最大化。装配式建筑在推行的前期，肯定会遇到种种阻力和技术难题，可能一开始并不能达到节约成本的效果，但是随着设计水平和施工技术水平日渐成熟，装配式建筑必将会展现出自己在建筑结构优化设计中的重要性。
3.4 在建筑结构抗震性能优化设计中的应用
建筑抗震设计是结构设计优化的重点，也是提升建筑设计质量、使用功能的基本需求。因此在建筑抗震設计中，一定要在设计理念和思想上得到充分的重视，加强对抗震设计的合理科学研究，并提升房屋建筑结构抗震设计及其使用性能的稳定性，需重点注意的是，在抗震结构设计优化中，应做到简约化、高效化、均匀对称性。对于抗震性能高的建筑结构来说，首先要具备一定的使用规则，尽量减少凸角结构设计，避免抗震结构设计的复杂化。建筑结构平面布置不规则的情况下，由于地震的作用会导致产生一定程度的扭矩效应，因此要注意偏离结构刚心远端抗震墙或框架柱承载力的验算。此外，在不对称建筑结构的抗震设计中，要确保结构平面布置结构的刚心和质心相重合，以避免或减小地震所产生的扭转效应。
4 结 语
综上所述，房屋建筑结构的设计优化工作应细致、全面、可行性高，以提升设计质量、施工质量为前提，尽量减少建筑成本，因此作为结构设计人员，应重视房屋建筑结构设计优化方案的反复论证，结合自身的技术经验，协调好各专业、各设计阶段的工作内容。
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