姜旻骁
南京金宸建筑设计有限公司 江苏 南京 210000
摘 要：建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响，关系着建筑工程的施工和质量。随着社会经济的快速发展，如今国民对于房屋建筑结构中的安全性能和持久性能等要求也在不断提高，此种情况既为房屋建筑结构设计带来新的发展机遇，同时也带来更多的发展挑战。本文将说明建筑结构设计中的优化布置方式，并通过具体的工程实例说明，为以后的结构设计提供一种思路。
关键词：房屋建筑结构；结构设计；优化
前言：
建筑结构设计是建筑行业发展的重要组成部分，在设计阶段就要对结构安全问题进行密切关注。通常情况下，建筑因素以及地质结构两大因素，会综合作用于建筑结构，对建筑的稳定性造成影响。无论是设计人员，还是开发商，都要将精力放在建筑结构设计层面，保证能够与建筑功能等相匹配，为人们提供基础住房保障和人身安全，满足国民的实际需求。因此，在房屋建筑结构设计中应用优化技术，实现房屋建筑结构设计的持续优化完善，确保房屋建筑结构的整体稳定性、可靠性以及安全性。
一、结构设计优化的定义及要求
所谓房屋建筑结构设计优化，就是指在满足房屋建筑工程施工便利的基础上，充分结合审美、艺术、结构等理论知识，最大限度体现房屋建筑的诸多功能，同时确保房屋建筑的整体安全性、稳定性以及可靠性，降低工程成本。在进行房屋结构的设计时，依据考虑房屋使用功能的具体情况，进而设置其平面构件的布置方式，控制质心与刚心之间的偏移，保证建筑整体的受力均匀，并根据对建筑的定位和建设单位的需求，合理的进行结构调整，进而实现房屋结构的优化设计。办公建筑拥有宽敞的开间以及外观的优美往往更能够获得消费者的青睐，从而保证房地产企业在市场竞争能够获得优势；而住宅建筑，户型的搭配和墙体与梁的布置也将影响销售的成绩。所以不仅要迎合客户群体的需要，而且需要降低企业的建筑开发成本，从而保证企业能够获得最大化的经济利益。传统建筑设计理念很难做到同时满足这两点，不过借助结构优化可以做到，因此将建筑结构设计优化应用于建筑结构设计中是有相当高价值的。
二、结构设计优化方法在房屋结构中的应用
1房屋建筑整体结构优化设计
在实际的项目中，设计人员先进行建筑的勘测规划，建筑方案基本形成之后，到结构选型和结构构件合理布置，整个过程中应当具备优化相关的理念，再加上后续施工中的安排规划，以及业主需求的细化，这些方面的因素都应该考虑到结构的优化工作当中。首先是从房屋建筑的整体和局部入手，依次对其结构选型进行比较选择，最后对构成建筑中的具体构件进行截面优化设计。同时从建筑的整体特点入手，选择适合上部结构体系的地基设计方案。针对建筑的平面效果，需要保证建筑的结构与建筑的平面相互配合，这样不仅可以保证建筑的整体美观性，同时也可以使相应的建筑结构构件发挥出最大的作用。在对建筑材料进行选择的时候，需要考虑此建筑材料的特性和对建筑整体的影响；从结构体系、建筑材料和结构构件等三个构成建筑的主要组成方面，来对建筑的整体进行优化设计，以此来保证优化的效果。
2结构体系优化实例分析
某项目地下一层，地上7层，地上分为4栋7层的塔楼，分布在四个角部，中间1栋一层的室内空间，在建筑方案初期，由于地下停车位和室内空间的需求，地上4栋塔楼和中间的1栋一层的建筑的交界处，不能通过布置双柱的形式进行脱开处理；同时由于1层建筑的屋顶为屋顶花园，有1米以上的覆土和种植，荷载比较大，交界处采用两侧悬挑梁对挑的方式，悬挑梁截面过大，影响建筑室内的净高，如果梁内增加型钢来减小梁截面，那么柱内需要增加构造型钢，梁柱节点构造复杂，柱内型钢如果延伸到基础，对于柱内型钢锚入基础的构造做法，增加了施工难度。最后采用了牛腿托梁的方式设置防震缝。牛腿上设置了成品滑动支座，具有复位功能和防跌落措施，并通过大震下的弹塑性动力时程分析，查看各个牛腿部位的位移，均能满足弹塑性层间位移角的要求，同时根据规范的弹塑性位移角限值设置成品滑动支座的偏移量和牛腿的尺寸。
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3房屋建筑基础结构优化设计
地基基础作为房屋建筑稳定性、安全性的重要保障，其也是房屋建筑结构设计优化关键内容之一。在房屋设计和建造之初，其参建人员即应该考虑不同时期房屋的使用情况，并依据相关工程施工经验，优化房屋基础结构设计，从而延长房屋的使用寿命。目前在对建筑进行设计优化的过程中，没有充分对建筑的地下空间进行设计优化，具体表现在没有将建筑的整体结构与地质情况充分结合，导致地下室的设计不合理或者地下室的空间没有得到完全利用。同时，由于地基土分为不同土层，且不同土层的厚度、力学性质、成分等都存在着较大的差异，因此一旦房屋修建完成，地基就会在房屋所施加的压力下发生不同程度的沉降。在大多数情况下，建筑地基的沉降幅度都比较有限，也不会对建筑物造成影响，然而在某些特殊情况下，房屋下不同位置地基的沉降速度与沉降量会出现差距，并造成不均匀沉降，如建筑体型不合理、地基局部土质不均匀、地基含水量发生变化等等。在这些情况下，地基下降幅度较大的区域已经无法再发挥正常的承载作用，而建筑物的原有结构也会发生改变，最终导致建筑物倾斜，墙体结构出现裂缝。建筑结构的基础持力层如果不能满足上部承载力的要求时，通常会进行一定的处理，提升地基承载力、强度等能够满足设计要求，比如在符合建筑的沉降标准要求下，通过将灌注与预制两种基础的建筑桩施工工艺相结合，减少不必要的施工工序，并且相应的增加预制桩的长度。房屋的结构优化设计要求设计和施工人员对房屋基础施工情况进行考虑，依据积累下来的行业经验，提前做好房屋各阶段的应对措施，提高房屋的整体性能。
上文提到的项目中，通过地勘发现浅层的土层中有若干层为淤泥质土，地基承载力低，所以不宜采用筏板加柱墩的形式，改为桩基础加防水板的形式，防水板下设置软垫层，防水板承担的水浮力作为附加弯矩传递给柱下承台。
4对建筑的寿命进行优化设计
随着目前建筑行业的逐渐兴起和社会资源的逐渐减少，绿色建筑的出现能够很好的解决两者之间的矛盾，针对建筑结构优化设计中所出现的基础结构优化设计、结构体系优化设计和结构构件优化设计等方面中的问题，可以对建筑的整体组成部分和寿命进行优化设计，以此来保证建筑的整体质量，减少建筑成本，实现节能减排的社会理念，以此来推动绿色建筑的快速发展。建筑的寿命情况，和建筑的使用情况和所在的地域有着很大的关系，在建筑的使用阶段，需要对其中的每一个环节进行控制，针对每一个环节的具体内容，设计并实施相应的方案，并且对其进行优化。在建筑的使用过程中，针对建筑的整体特点，对建筑进行相应的考察，最后根据考察的结果来对优化设计方案进行最后的确定，以此来增加建筑的寿命。
三、结语
结构优化技术的应用可使建筑结构设计更加科学和先进，提高结构设计合理性的同时节约建筑成本，并且使建筑在满足人们基本需求的同时具有更高的美观性和经济性。无论是民用建筑的结构设计，还是对施工材料的选择，对建筑物建成后，它使用的过程中的安全稳定性，还是美观方面，都有着非常重要的意义。
参考文献：
[1]廖晓辉.建筑结构优化设计与工程造价间的关系探讨[J].建材与装饰,2018(10):183-184
[2]郭红霞. 结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用[J]. 城市建筑, 2015(26):67-67