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建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究纪永健

发表时间：2021/8/10 来源：《城市建设》2021年8月下16期作者：纪永健

[导读] 众所周知，房屋建筑对人们生活打的重要性。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。

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摘要：众所周知，房屋建筑对人们生活打的重要性。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。在社会主义市场经济快速的同时，建筑市场的竞争越来越激烈，对于房屋建筑设计也提出了非常严格地要求，想要保证建筑结构设计可以满足房屋建设要求，就需要在安全、适用性能以及外观性等方面多加研究，对设计方法进行优化。房屋建筑工程量比较大，建筑成本比较高，建筑结构设计的不断优化，对于稳定建筑结构，提升建筑安全性，促进建筑施工水平的提升等具有非常重要的意义。因此，在房屋结构设计当中对建筑结构设计方法进行优化，从房屋的规划设计，房屋的设计方案形成，房屋的合理布局等等都要进行科学地规划与精细地计算，这样才能够保证整个房屋结构设计符合相关要求，才能够更好地满足现代人们对于房屋建设的需求。
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化方法
        引言
        当前，人们对建筑物的要求不仅仅停留于实用性层面，对外观设计的艺术感有了更高层次的要求。在建筑物的建筑结构设计和框架结构安排上，如何既兼顾安全性又达到当前社会的审美需求是设计师在优化建筑结构设计图时需要考虑的问题。设计师应通过融合新的设计思路和结构设想，使建筑结构设计在技术、质量、空间规划上达到最优。通过优化建筑结构设计，从以往的建筑工程经验和当前的技术实践中探究出建筑结构设计的科学方法，从而推动建筑行业在结构优化领域的升级。
        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。站在优化设计的层面来看，结构性能最佳的方案并非一定是材料利用率最高的方案，这就要求设计者在开展设计工作的时候必须注重对结构材料的充分利用，与此同时，还要加强对各类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形钢管中填入混凝土的一种全新结构形式，其可将两类材料有机结合起来，通过填入的混凝土来提高钢管壁本身的稳定性水平，同时，还可利用钢管对核心混凝土产生的作用，使其处于三向受压状态，进而增强其抗变形能力以及抗压强度。与普通的钢结构相比，钢管混凝土结构在承载力和自重基本一致的情况下，可节省约50%的钢材，同时还可简化焊接工序，有效降低焊接工作量。相较于普通混凝土而言，钢管混凝土在确保钢材使用量相近以及承载性能一致的基础上，可减少大约50%的构件截面面积，相应的材料用量也可节省一半左右。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，便可大大节省材料，同时也能增强建筑的抗震性能，与此同时，建筑的总高度也会随之下降，两栋建筑之间的日照距离也会因此而缩短，这就间接节省了用地面积。在建筑面积相同的条件下，若选择圆形或接近于方形的平面形状，建筑外墙的周长系数相对来说较小，与此同时，建筑基础以及内外表面装修也会随之减少，这样就能有效提高建筑的经济性能。从以往的工程实践中可以看出，采用结构优化设计方法可使建筑工程的总造价降低6%-30%，从而使整个建筑工程的经济效益更为可观。

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        2建筑结构设计优化方法在建筑结构设计当中的应用
        2.1对建筑结构上部的优化
        在建筑结构设计当中刚度，强度与抗震性地都是要重点考虑的问题，剪力墙结构在这方面发挥了比较重要的作用，并且实现了广泛地应用。因此，在房屋建筑结构优化设计中要利用好剪力墙结构，减少事故发生的可能性，尤其是在自然灾害方面所取得的作用更加地明显，极大地稳定了人心，给人们提供了安全的居住环境。此外，在结构设计优化方法当中如何对剪力墙进行科学地设计是关键的一部分，要保证剪力墙的重量可以均匀地分布，并且所有楼层的结构重点以及平面的刚度等都要保持一致性。而且在结构设计的过程中，还需要对剪力墙的程中如何，剪力墙的水平方向等问题进行重视，对平衡与纵向之间的角度平衡性问题进行考虑，但如果在施工过程中出现了比较特殊的情况，导致剪力墙的承受能力降低，致使剪力墙的延展性不够，根据工程项目的实际情况对相关数据进行科学地计算，更好地满足工程项目的实际需求，尽最大可能地降低自然环境对于房屋建筑的不良影响。
        2.2电气系统的优化设计
        电气系统在建筑结构设计中具有非常重要的地位，所以在电气安装方面要高度地重视。在具体的应用中，主要以导向的方式在墙体内以及楼板内进行安装，保证安装方式的科学性，促进预制施工工作可以顺利地进行下去。在施工中，电气安装还有可能需要从梁体内穿过，所以要做好孔洞预留工作，墙体与梁体的宽度要相同，如有不同也需要一面梁与外一面墙体对齐，不要让管线暴露在墙体之外。此外，房屋建筑结构设计中，电梯位置处有很多孔洞和建筑构件，所以根据实际情况对电梯部分进行计算也是非常必要的，这样才能够保证电气系统设计满足实际的施工需求。
        2.3结合相关参数进行结构设计优化
        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。与此同时，设计单位应加强现代计算机技术在房屋建筑结构设计优化工作中的有效应用。计算机技术在结构优化设计工作中，具有较多的优势，但同时也存在一定的缺陷，如存在无法对多方面的主客观因素进行充分考虑，人性化水平需进一步提高等问题。
        2.4规范防震设计
        建筑结构的优化设计，最重要的目标是提升整体结构的稳定性，减少地震等自然灾害对人力、财力的负面影响。因此，在对建筑结构优化设计方案进行提升时，应当充分规划结构中的防震设计，着重注意对截面高度的确定和调整。同时，需要对不同主轴方向和水平方向上的承重柱进行抗震防范分析与计算，充分考虑到整个建筑结构横纵方向框架的稳定作用，不能有失偏颇，避免在实际设计与施工过程中出现配筋不足的现象。
        结语
        总之，结构设计在房屋建筑建设过程中占据着十分重要的地位，而要使结构设计更好地满足工程建设需求，就必须积极运用结构设计优化方法，一般来说，房屋建筑结构设计优化的步骤主要为建立结构优化模型、优化计算方案、程序设计以及结果分析。只有落实好上述几个方面的优化设计工作，才能使房建工程结构设计水平得到全方位提升。
参考文献
[1]刘毅.简述结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用[J].砖瓦世界,2020,(18):103.
[2]马文瑞,刘海涛.结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计,2020,(18):781.
[3]郑懿.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2020,(15):672.