房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略
王远林
身份证号码：42068319800906xxxx
摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展水平都有了极大的提升，建筑业亦是如此。结构设计使建设项目的重要组成，会对后续施工及项目整体性能产生直接影响。同时，结构设计的合理性会对建筑工程使用寿命形成影响，所以必须高度重视建筑结构设计的合理性。但受诸多因素影响，建筑结构设计始终存在诸多不足。要想全面优化建筑结构性能，就应注重结构设计重要作用，对设计问题加以解决。由此可见，深入研究并分析建筑结构设计中的问题与解决对策十分有必要。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化技术
屋建筑是人们生产和生活的重要场所，其结构设计工作受到普遍关注。因而，若对房屋建筑结构进行设计优化并加以应用，可有效提升其设计质量，进一步满足人们的生活和生产需求，这同时也是当前所有的房屋建筑结构设计单位需要重点考虑的问题。本文根据房屋建筑工程的特点，从其与经济效益之间的关系出发，结合工程结构设计实践，探讨房屋建筑结构设计优化相关方法，同时基于某一实际工程案例，浅析房屋建筑结构设计优化的实际应用，以验证结构设计优化的实践效果，体现房屋建筑结构设计优化方法及其应用的实际价值在建筑中，结构设计至关重要，对建筑的使用质量与使用寿命有决定性影响。由于业主对建筑的设计与功能的要求不断提高，无形中对建筑结构的设计人员也提出了更高的要求。唯有妥善解决建筑结构设计中存在的常见问题，才可以提高建筑的建设质量，并为建筑结构的合理设计与使用安全提供保障。
1、建筑结构设计问题
建筑结构设计问题主要涉及到以下方面具体内容：首先是设计图规范性问题。在建筑结构设计中，设计图纸会对后期建筑项目施工建设产生直接影响，因而必须保证其设计科学合理，进而优化建设质量和效率。然而，在实际设计中，图纸设计不规范的问题始终存在。图纸设计会涉及建筑结构设计的类型、抗震等级与结构材料等多方面内容，若考虑不到位会对建筑工程的设计质量产生一定影响。以此建筑项目为例，在结构设计中建筑物的地上结构设计图纸并未根据规范设计标准和依据对梁柱与标高等参数加以标识，梁柱配筋图的设计相对混乱，结构标高不清晰，设计图纸结构符号准确性较差，以上问题均对工程结构设计质量和进度产生不利影响，严重的情况还会引发一系列安全隐患。其次是参数计算准确性较差。因建筑结构涉猎内容复杂，为确保建筑结构性能达标，必须准确计算大量参数，为结构设计工作的开展提供必要数据参考。通常，在结构设计过程中，参数计算准确度并不高。以此建筑项目为例，设计楼板的时候出现设计有效高度值过大的情况，而且设计中未考虑承受线荷载楼板弯矩，无法准确计算性能参数，进而引起结构设计的问题。
2、房屋建筑结构的优化设计内容
对我国房屋建筑结构进行全面分析，可以得知其建筑优化的内容可以先遵循“设计规范”以及相关的“使用要求”为前提，考虑到房屋建筑在设计过程当中遇到的实际情况以及实际因素，在实现经济整体合理性为缘由过程当中，实现一定层次的建设。此建设过程通称为“优化设计”。优化设计对于建筑结构自有的构建、布局等实现了有效排列，减轻结构的受力情况，优化设计结构。首先，优化设计可以以“结构”为主体，对相关楼层的围护栏结构实现细化。此外，可以基于房屋的基础部分进行优化，完成屋盖结构等提升。
3、对建筑结构设计优化的意义研究
3.1房屋结构设计优化的作用
在现代化的建筑工程领域，越发注重对建筑质量的要求，这样既能保障在房屋建筑施工时的安全性，同时也可以顺利推进建筑施工，保障建筑体的质量要求。因此在建筑行业将重心放在了对建筑结构设计的优化中，通过针对房屋结构的社会优化，能够很好的提高建筑整体结构的稳定性与安全性，大大增强房屋的质量与安全性。最为关键的时，针对建筑结构的设计优化能够在保障建筑体结构性能的同时最大程度节约建筑的施工成本。如针对建筑结构进行合理、科学化调整，能够有效节约施工的材料、降低人力资源的投入，对于后期质量的监管也更容易等。房屋结构设计优化前后对比明显，基于更加科学完善的优化技术，使得建筑材料的使用率被大大提高，同时降低了房屋的整体重量，使得材料需求降低，同时建筑力学性能得到有效提高，更加科学、合理化的建筑室内布局，能够给人们提供更加美观、多功能化的住房舒适体验，因此房屋结构设计的优化既符合建筑的使用价值，也符合建筑的经济性价值与美观性价值，并提升建筑的整体质量要求。
3.2房屋结构设计优化原则
整个房屋建筑设计优化是一项技术含量很高的工作内容，其相关设计人员既要充分对房屋建筑周边的地理、水文参数有一个详细了解，同时需要专业化、系统化的建筑结构设计知识，在众多设计优化方案中选择最佳、符合各项要求的方案，其中对房屋结构的优化将涉及到如对建筑整体框架结构的优化、房屋屋顶的结构的设计优化、围护结构以及屋内细节结构的优化等，同时在设计优化环节还要考虑房屋建筑的整体功能布局要求，对房屋受力性、稳定性做全面性优化，在保障质量的同时，还需要在竖直方向对房屋承重结构进行设计，避免转换层结构的使用。后续还要增加房屋环节布局的优化方案，通过合理对环境生态的保护与布局，使得整个建筑更具有美观性，能够在舒适性、安全性、稳定性等方面符合居住人的条件与要求。
4、房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略
4.1房屋建筑结构的优化技术应用
目前，在我国房屋优化设计当中，其整体项目自身拥有巨大的影响。因此，必须进行高度重视，保证房屋结构优化可以参与到前期方案当中。目前，我国房屋的建筑方案未能考量到综合优化技术，必须根据房屋的自有结构，实现全面优化，保证优化技术有效贯穿。在前期方案优化当中，出于总成本的预估，可以给整体的设计带来一定的启发价值，保证相关的优化技术，可以解决结构性问题，节约相关成本。
4.2重视电算参数
合理考虑周期折减系数、双向地震扭转效应、偶然偏心、斜交抗侧力构件方向的附加地震作用等电算参数。周期折减系数的取值直接影响到剪力墙的配筋，盲目折减，造成刚度过大，吸收的地震作用也增大，导致剪力墙配筋增大。考虑双向地震作用后结构配筋一般增加5%～8%，单构件最大可能增加1倍左右。控制位移比不超标是是否考虑双向地震作用的关键。
考虑偶然偏心后结构墙及梁用钢量将增加3%左右。考虑多方向地震对构件配筋平均增加5%左右。房屋建筑结构设计优化工作具体过程可通过建立结构设计优化模型、计算方案选择、程序创新及结果分析几个方面进行具体实施。具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。
4.3建立结构优化模型
要实现对房屋建筑结构设计的有效优化，首先就必须建立科学合理的结构优化模型。结构设计优化需要从大量变量中选择出最为重要的参数，通过这些参数建立函数模型，从而计算出最优解。一般来说，模型的构建主要可分成两大环节：首先，应选择最为合理的设计变量，这是构建模型的基础和关键，变量的设计将对参数的选择产生直接影响，科学合理地对变量进行计算可大大降低后期计算编程的工作量。其次，应对目标函数进行确定。相关人员应先找出符合函数条件的最优解，然后再确定约束条件，约束条件具体主要涉及到弹塑性、强度和尺寸等方面。在对建筑整体结构进行优化的时候，必须确保上述约束条件都处在规定范围内，尽可能满足设计的相关需求。在具体的房屋结构设计优化中，需要精准科学化的对房主建筑结构进行模型建构。首先，就是需要科学选择变量。变量就是在房屋建筑设计中可以用来进一步优化的参数值，通常而言在设计优化前需要整体性分析建筑结构的各项性能，认真了解需要优化的内容点以及关键点，从而对整体的设计方案能有全面的掌握认识，同时也要考虑建筑建设中其他因素的影响。从具体的结构优化环节来看，特别是相关工程涉及到的细节参数，需要作为优化的理论依据，在选择最佳方案时在其中做合理的取舍，参考房屋工程建设的参数，明确数据目标，最大限度降低对建筑的直接性影响，同时降低设计优化所带来的偏差；然后是科学化选择优化函数，在以实用性跟稳定性的前提下，既要做好成本控制，同时对房屋整体结构、尺寸、用料等进行合理选择，保障稳定，再结合具体施工的条件，最终合理施工。
4.4基础优化设计
房屋建筑的基础结构与建筑整体功能的正常发挥及其稳定性有着十分密切的联系，所以，在进行建筑基础结构设计的时候，设计人员必须注重对结构优化设计方法的运用，尽量实现对地基地质、基础结构等重点环节设计工作的全方位把控，在基础结构设计方案中，应处理好建筑基础结构与施工成本、施工技术等的关系，找准三者之间的平衡点。对于框架结构来说，应根据地质勘察报告对基础形式进行合理选择，若施工现场的地基承载力较好，则最好选择浅基础形式；若施工现场的地基承载力较差或者土质状况不佳，首先应考虑地基处理方案是否具备可行性，若可行则选用地基处理方案，若不可行则需采用桩基础。灌注桩和预制桩是两类比较常见的桩基础形式，其中，灌注桩的施工过程比较复杂，整个施工工期也比较长，且很难对施工质量进行有效控制。因此，在沉降满足相关标准的前提下，可采用预制桩施工法，利用深层桩基增大土壤对桩身的摩擦力，并尽可能选用长度较长的预制桩。
4.5提高建筑抗风荷载作用的能力
为了使高层建筑抗风构件与结构设计的牢固性符合要求，对高层建筑结构进行抗风设计时，必须充分做好以下工作：①优化基础，只有高层建筑的基础部分稳定性较强，才能保证高层建筑上部分结构的稳固性。因此，明确混凝土的级配标准成为高层建筑基础设计最基本的工作。应尽可能购买高级配的砂石，增加基础持力层厚度，加设抗拔的锚杆构件，加强基础的牢固性。②通过改变建筑的轮廓设计、投影面积和高度，改变区域建筑布局，以及种植绿植等改变风荷载的强度和方向等，削弱风荷载对建筑的作用。
4.6优化建筑结构内部结构
房屋建筑结构根据建筑本身结构位置关系，可以分为建筑外结构与建筑内结构，建筑内结构即所有处于建筑内部的建筑结构。由于建筑内结构主要分布在建筑内部，大多数建筑设计人员往往会忽视内部结构设计优化，使得建筑结构优化质量提升空间受限。相关设计人员可以充分关注建筑结构内部设计的优化，从施工的每一个细节之处优化建筑，提升建筑结构优化质量。同时在内部结构设计优化方面，相关设计人员要充分考量不同设计方案所需要的施工量，尽可能地从多角度分析每一个参数优化设计，提高建筑结构优化设计质量。
4.7加强消防结构设计
建筑结构结构复杂，一旦出现火灾，建筑使用者的人身安全与财产安全会受到严重的威胁。为此，必须重视高层建筑的防火设计。首先，应合理设计防火间距。设计人员需要依照相关规定准确测量建筑物间的实际距离，需要注意的是，相邻两建筑之间的最佳防火间距应按建筑外墙间的最小距离进行计算，若外墙包含凸出的易燃构件，应从该构件外缘算起。另外，还必须设计安全疏散通道。通常情况下，需要尽可能多地设计几条便于人们疏散的安全通道。为加速烟雾扩散，安全疏散通道必须设计防烟区。对此，设计人员可以采取分割式设计，以有效控制火势与烟雾的蔓延速度。
5、结语
建筑结构会承受较大荷载，如果稳定性与抗震性能无法满足国家建筑设计标准要求，很容易出现坍塌或者是位移等多种安全问题。建筑结构设计可更好地保证建筑整体结构的性能与功能稳定，为此，设计工作人员要对建筑结构设计方案予以合理选择，并结合具体状况考虑多种因素，规避容易出现的问题，增强建筑物抗震性能与稳定性能，使得建筑物利用价值不断提高。
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