深圳市汇宇建筑工程设计有限公司 518029
摘要：当前建筑结构设计的市场是具有较为激烈的市场，因此相关人员应将优质设计产品提供给业主、将设计产品所具有的经济性有效提高。然而由于结构造价在建筑的产品中占据较大比重，若优化设计建筑结构可将建筑物所具有的安全度进一步提高、将工程造价降低。基于此基础上，本文对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析研究，以期将相关参考依据提供给同行业人士。
关键词：建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计
引言：社会经济的迅速发展，为人们生活水平的提高奠定了一定的经济基础。伴随着人们生活水平的不断提高，其对生活住所房屋的功能性要求也在不断提升，除去对房屋实用性及安全性的要求外，同时对房屋建筑的审美与建筑经济性等方面也提升了一定要求。房屋建筑作为设计艺术的一种，为迎合新时代人们对房屋建筑的高要求，设计师需要将建筑的外观与其结构设计结合起来，将建筑设计的安全性、经济性、审美效果、施工的便捷性等因素结合起来，探讨房屋结构优化设计的方案。
一、建筑结构设计优化方法的概述
建筑结构设计优化方法是从理论上和经验上对建筑结构设计进行优化，以建筑结构设计优化的方法进行建筑结构的分析和认知，使建筑工程结构得到总体的优化，使建筑设计以及建筑工程分部得到结构优化和设计完善。对于建筑结构设计优化方法行业应该采取重视的态度，要控制建筑结构设计的重点环节。此外，建筑结构设计优化方法要求在水平荷载作用下建筑物不会产生很大的扭转效应。必须在满足建筑相应的功能条件下，在竖直方向布置尽量让竖直方向的相应的承重构件上下贯通。在结构设计中，为了减少结构设计与分析上的难度以及经济性，应尽量避免使用转换层结构。对竖直方向的刚度也有着相应的要求，要求刚度的变化必须是渐变的而不是突变的，否则在刚度突变的地方会出现严重的应力集中，这不利于建筑结构抵抗水平方向的动力载荷作用。
二、结构设计优化技术的现实意义
对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对结构设计进行优化。
运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价（6～35%）。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能保证相关规定的安全系数，还能实现对建筑结构设计的经济性与实用性。
三、结构设计优化方法在房屋建筑中的应用
3.1整体优化和局部优化
任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
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3.2桩基础优化
以常见的灌注桩和预制桩为例。因为灌注桩在施工时质量较难控制，并且操作复杂，时间较长。所以，如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。另外，因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，所以，应尽量选取长度较大的预制桩。
3.3寿命优化和分阶段优化
每一个项目工程在限定的使用期限中，每一环节都有多种设计方案供以挑选，也就是每个阶段都可以进行方案优化。房屋设计人员应该依据各个阶段的性质对优化方法进行确定，从而对整体工程的寿命进行优化，保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。
3.4对上部结构进行优化
想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，从而削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样，不但可以缩减墙肢的数量，同时还能够在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。另外，因为剪力墙中的暗柱一般应用钢筋建材，如果应用大开间的剪力墙构造能够缩减钢筋的使用该数量。然而，假如建筑所在地区的地质情况较差，而建筑对抗震性能的要求较高，那么，就不应采用大开间的剪力墙构造。
3.5结构同建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
3.6结构同排水的协调优化
因为建筑中的给排水专用房间包含了大量的机械设备，其荷载强度也较普通的房屋较大。所以，尽可能将水泵房设置在地下室区域中。给排水房间中的管道较多，粗细不一，所以，应保证预留的孔径尺寸及预埋的深度符合标准，并且对楼板的穿孔位置进行加固。另外，尽可能降低水平方向的管线贯穿柱、梁等结构出现的几率。如果管道贯穿房屋建筑的承重墙，应进行加固维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调，预防管道绕柱或梁的情况。
3.7结构同电气的协调优化
如果电气的管线是以导线的形式在金属管的外部或墙体、楼板处安装，那么，就可能对预制结构的施工造成困难。所以，如果管线贯穿建筑梁，则应在梁预制时事先留下孔洞，同时确保梁的宽度同墙体的厚度相同。如果不能相同，则要保证墙体的一侧平面同梁的侧平面相齐，从而保证管线不裸漏在墙体外面。房屋建筑中，电梯房包含很多的空洞，所预埋的构件也较多，应单独对电梯房的强度进行计算，从而保证设计合理，确保施工质量安全。
结束语：随着广大民众的生活的不断提升，民众对于房屋建筑亦具有更高的要求，要求建筑本体的环保性、经济性、安全性以及功能性较强。而建筑结构的优化设计可将上述目标较好的实现，因此现在及未来房屋建筑结构的设计人员应遵循优化设计原则，优化升级房屋建筑结构，将更适宜的一个物质生存以及发展环境提供给民众。
参考文献
[1]万年春.浅论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].城市建设理论研究，2013（05）.
[2]黄海涛，黄慎江.结构设计中概念设计方法应用的探讨[J].工程与建设，2010（04）.
论文作者:李时聪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
标签：建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑结构论文; 房屋建筑论文; 方法论文; 房屋论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;