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房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用李洋

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：李洋

[导读] 摘要：房屋建筑工程是我国基础设施建设中的重要组成部分之一，房屋建筑建设质量的优劣，与人们的生活质量息息相关。

        中国二十二冶集团有限公司设计院河北省唐山市 063000
        摘要：房屋建筑工程是我国基础设施建设中的重要组成部分之一，房屋建筑建设质量的优劣，与人们的生活质量息息相关。房屋建筑结构设计中，结构设计优化是保障房屋建筑的质量及提高建筑物安全性、稳定性、美观性的有效手段。基于此，文章对房屋建筑结构设计中结构设计优化的应用情况进行了分析，并探讨了房屋建筑结构设计优化的关键点，希望可以为房屋建筑结构设计及施工的开展提供有效参考。
        关键词：建筑工程；房屋建筑；结构设计
        导言：建筑结构设计，可提升建筑工程整体美观性，由此满足人们的观赏体验同时，外观形象也要符合现代审美观念。在建筑工程设计中，结构设计应包括外部结构和内部结构。外部结构主要是指建筑物的整体外观和位置角，内部结构主要是指建筑物的内部空间和室内布局。相关设计内容和方法的改进是建设项目结构改进的重要表现。相关领域的研究者需要引起重视，善于运用先进的设计理念来保证建筑结构的美观。
        1建筑结构设计优化的重要意义
        1.1结构设计优化有利于提高材料的有效利用率
        对于我国这样的发展中国家而言，建筑结构设计优化的主要目的就是以最少的资金建设出最好的建筑。从优化设计的角度看，结构性能最好的方案不一定是材料利用率最高的方案，这就要求设计人员在进行设计工作时注意结构材料的充分利用，同时，加强各种新型建筑材料的应用，如钢管混凝土结构、预应力混凝土结构等，其中钢管混凝土结构是在薄壁圆钢管内填充混凝土的一种新型结构形式，可以将这两种材料有机地结合起来，通过填充混凝土提高钢管墙本身的稳定水平，同时还可以利用钢管对核心混凝土的作用使其处于三维受压状态，从而增强其抗变形能力和抗变形承压能力。与普通钢结构相比，钢管混凝土结构在承载力和自重相同的情况下，可节省约50%的钢材。同时可以简化焊接工艺，有效地减少焊接工作量。与普通混凝土相比，钢管混凝土在保证钢材用量相近和承载性能一致的基础上，可使截面面积减少50%左右，相应的材料消耗减少一半左右。事实证明，对房屋建筑结构设计的优化，可显著提升材料的利用率，使工程成本得到有效控制。
        1.2结构设计优化有利于提高建筑结构的经济性
        建筑的层高越高，其墙体面积和柱体积也会相应地增加，进而致使结构的自重增大，各类水电管线也会加长。反之，若层高较低，同时，建筑总高度将降低，两栋建筑之间的日照距离将缩短，间接节约用地面积。在建筑面积相同的情况下，如果选择圆形或近似方形的平面形状，建筑外墙的周长系数相对较小。同时，建筑基础和内外表面装饰也会减少，从而可以有效地提高建筑的经济性能。从以往的工程实践可以看出，采用结构优化设计方法可以使建设项目的总成本降低6%～30%，使整个建设项目的经济效益更加可观。
        2当前建筑结构设计中所存在的待优化问题
        2.1施工场地地质条件的偏差
        在进行具体建筑物的结构设计时需要进行详细的定时调查等综合前期勘测工作，以确保后续设计的合理性和安全性、保障施工的顺利进行。而在具体的施工过程中，却经常出现施工单位具体工程和设计单位的图纸对施工的具体要求不符合的情况，从而发现所勘察的地质条件与现状地貌不相符合，使得在具体施工过程中对建筑的基槽开挖时无法达到相应的深度，为后续的建筑施工埋下了较大的安全隐患。
        2.2建筑建构布置缺乏科学性
        为了满足当前人们的审美需求，一些建筑设计师在进行结构设计时采用了不规则的结构设计形态。而实际上，在不规则的形态中，常常出现结构布置不合理、不稳定的现象导致整个建筑结构的抗震性不够。在选用设计模型和采纳设计规范时也出现了疏忽的情况，无法及时地对建筑结构的算参数予以修整，使得整体的结构缺乏实用性和安全性。
        2.3对模板受力状态的认识不够深入
        对建筑结构模板的受力状态缺乏深入的了解，会导致实际的设计工作，特别是一些缺乏实际设计经验的设计人员为了方便设计，将双向板做成单向板进行结构计算，这将导致实际计算结果的偏差，且配筋不能满足安全要求，从而导致车身表面产生裂缝，直接影响建筑结构的安全。

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        3如何在建筑结构设计中运用优化方法
        3.1将重要结构的优化与保存放在首要地位
        建筑结构中的重要结构往往是承重等安全问题的关键所在，是承载着建筑质量与安全水平的最主要部分。因此，不能以牺牲整体结构要求为代价来保证整体结构布局。同时，在设计中要平衡整个建筑结构体系，不能盲目追求结构的刚度和强度，从而更好地保证建筑结构的稳定性和安全性。同时，在整个施工过程中充分考虑风险防范和补救措施。这就要求相关人员在进行结构优化设计时，不仅要做好结构的配置，还需要在结构上设置与防范措施相匹配的设计，以提高建筑结构在突发事件面前的应急能力。
        3.2高层建筑结构的合理设计
        在建筑结构设计中，高层建筑结构的框架设计难度较大，安全性要求也较高。通常需要更大的抗震能力来稳定整个结构。目前高层建筑结构框架设计主要采用混凝土作为建筑材料，在具体的设计和施工中，要注意混凝土的强度不能超过C40，严格控制混凝土的强度拌制和使用，为了提高建筑结构在高层建筑的设计和施工中，采用抗弯、抗压、抗震的能力。在高层建筑框架结构基础部分的详细设计中，应考虑宽基础宽度、不均匀地基、软地基等。因此，如果基础柱的埋藏深度大于3m时，建筑设计师应当考虑建设地下室，以增强地基的承载力来满足设计的安全需求。同时，基于风险防范，地下室板不能够外伸。根据实际情况考量使用微膨胀的混凝土进行浇筑，提高高层建筑框架结构基础的牢固程度，以保持整体结构稳定。
        3.3提高建筑结构与外观的协调性
        建筑结构设计与建筑外观设计始终是不可拆分的话题。在一般的建筑结构中，不可避免地会发生建筑结构与外观相冲突的现象，如果不能同时进行兼顾，那么，设计方或施工单位会退而求其次，选择其中的一项作为主要设计对象。随着人们对于房屋建筑结构的整体性要求逐渐提高，房屋建筑的功能不再局限于仅满足居住者的日常生活需求，同时也要在房屋外观上给予居住者一种享受。
        因此，设计人员要在设计房屋结构的过程中，引入先进的设计理念，添加一些流行元素，使二者得以兼顾，同时要做好房屋外观与结构的后期处理，以加强二者的协调性。
        3.4优化水电管网
        水电管网是房屋中的必要结构之一，为房屋使用者提供了日常的必需能源。在设计过程中，优化水电管道结构是设计人员需要着重考虑的问题之一。需要着重考虑水电管网的主要原因在于其在建筑结构中具有较高的复杂性，在对房屋结构进行优化的过程中必须要考虑到优化过程可能对管道造成的一系列影响，从而提前设计好方案，排除优化工作对管道造成的干扰和不利影响。
        3.5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必须重视设计理念和思想，加强抗震设计的合理科学研究，提高建筑结构抗震设计的稳定性和性能。在抗震结构优化设计中应注意简化、高效、均匀对称。对于抗震性能高的建筑结构，首先要有一定的使用规则，尽量减少凸角结构的设计，避免抗震结构设计的复杂性。在建筑结构布置不规则的情况下，由于地震的作用，会产生一定程度的扭矩效应，因此应注意远离结构刚性中心的抗震墙或框架柱的承载力验算。另外，在不对称建筑结构的抗震设计中，要保证结构平面布置的刚性中心与质心重合，以避免或减小地震引起的扭转效应。
        4结束语
        综上所述，在建筑结构设计中进行结构设计优化时，要对建筑结构模型、主体结构、建筑细部、排水管道系统等进行优化设计，把握设计理念优化、优化方法选择、结构模型设计等关键点，从而提高建筑结构设计的质量。随着科学技术的飞速发展，有必要加大Bim等技术在建筑结构设计中的应用，充分发挥技术优势，实现建筑结构设计的改进和优化，不断提高建筑结构设计水平，构建实用的建筑结构和美丽的建筑，为人们提供更优质舒适的居住环境。
        参考文献：
        [1]张瑞.房屋建筑结构优化设计研究[J].工程建设与设计，2020（6）：5~6.
        [2]侯登科.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].居舍，2020（1）：86.
        [3]黄修月.优化建筑结构设计方案的新方法研究[J].中国标准化，2019（24）：74~75.
        [4]刘思颖.房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J].居舍，2019（35）：105.
        [5]魏少雄.复杂造型建筑结构设计优化与施工分析[J].住宅与房地产，2019（34）：75~76.
        [6]赖林建.房屋建筑结构设计中优化技术应用分析[J].建材与装饰，2019（34）：90~91.