房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略李笋

房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略李笋

李笋

南阳市建筑设计研究院河南南阳473000

摘要：随着人们生活水平的提高，人们对房屋建筑结构设计的要求也不断增高。在房屋建筑的结构设计中应用优化技术，有助于在保证房屋建筑的功能性、安全性和耐久性的同时，降低投资成本，强化结构性能。文章对结构设计优化进行了概述，分析了房屋建筑结构优化设计的原则，探讨了房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化

引言

现如今，人们对建筑的要求不再简单的是居住使用要求，随着时代的不断发展，人们对建筑的美观性和安全性也愈加重视，对建筑的实用性能有了更严格的要求。基于以上要求的变化，这就要求我们不断改变并优化结构设计，采取耳穴的方案，同时满足美观性和实用性，并且还能够降低成本投入，提高经济效益，促进建筑业的良好健康发展。

1结构设计优化的概述

房屋建筑结构设计优化，就是采用一系列设计方法，充分发挥建筑材料的性能，实现各个构件之间的相互配合，达到房屋建筑结构优化的目的。通过科学的计算方法和优化措施，对实际工程中的建筑结构进行全面的研究，使建筑的总体结构以及建筑各个分部衔接得到完善以及优化。通过对房屋建筑结构进行优化设计，优化后的结构不仅能够提高结构的安全性，同时能够把社会中所具有的价值学以及审美学完美的结合起来，从而提高结构设计的水平，促进建筑设计应用的整体性协调发展。通过对房屋建筑结构进行优化设计，在提高了结构的安全性同时还使结构具有美观和实用的特征，降低房屋建筑结构的造价成本，使建筑结构更加协调，提升房屋建筑的经济性。房屋建筑结构设计优化的主要目的是使房屋建筑的设计方案更加科学合理，在满足安全和抗震的前提下，提升房屋的实用性、经济性、美观性。

2房屋建筑结构优化设计的原则

2.1安全度原则

我国早已颁布实施的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定的抗震设计的标准是：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，是说整个建筑结构所有构件要共同达到的目标。如果一个工程有99%的构件在大震作用下不会被破坏，而其中有1%的构件即使在小震作用下就被破坏，导致整个建筑垮塌，那么，这个工程还能说是结构安全吗?所以结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件，使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性，确保整个结构体系的安全性能，确保实现结构设计规范规定的设计标准，达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。这就是结构设计应坚持的建筑结构整体安全度原则。

2.2经济性原则

建筑结构优化设计的经济性原则主要是针对于建筑工程中材料的使用而提出的。随着经济水平的发展，各个领域都急需大量资金的投入，建筑行业是一个十分庞大的行业，虽有大量资金的投入，但是因为其中的分支很多，资金的使用十分有限。这就要求建筑结构优化技术要遵循经济性原则，在保证安全性的前提条件下，严格控制建筑成本，选择更加节能的材料，安排施工者要合理，减少人员的浪费。但绝不能因此就建造“豆腐渣”工程。

2.3舒适度原则

所谓好的建筑，应是从建筑、结构、装饰装修到给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等各专业的优化设计组合，是整体优化设计，如果仅仅是某个专业设计得好，是不可能被称作是一个好建筑的，结构设计也不能例外的；建筑结构设计要能最大程度地满足建筑平面布置、内部空间高度和建筑立面等使用功能和外形观感的要求，投入使用后，使用户在工作和生活中感到很舒适，使建筑真正成为人人赞美的好建筑，这才是建筑结构优化设计的出发点和落脚点。因此，建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容；应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。

2.4环保原则

随着环境污染程度的不断加深，人们越来越关注从生活的各个方面保护生态环境，建筑作为一项高耗能行业更是引起了广泛主意。这就要求建筑师们提出建筑结构化设计要满足绿色发展的要求，将绿色设计思想整合到建筑工程当中，这是建筑结构优化设计的重要方面。人们越来越希望能有更好的生态设计出现在生活当中。因此，建筑业向着绿色节能、应用高新技术的方向发展将成为一种潮流，以新的姿态加入到绿色发展的大军当中，积极响应国家关于绿色发展的号召。总之。建筑结构优化设计除了要遵循安全经济的原则之外，在新时代的发展下，更要关心的就是环保问题。

3房屋结构设计中的结构设计优化策略

3.1建筑结构形式的优化设计

3.1.1剪力墙的设计

联肢墙是通过连梁连接的各墙肢联结而成，从而增加了墙肢的约束条件。连梁的刚度增大必将使得结构的地震作用也增大，这样连梁和墙肢分配内力也相应增大，此时必须增大构件的配筋量，显然这一设计结果必然会造成材料的浪费。因此，在住宅结构设计时，一般情况下不宜采用大刚度的窗下墙作为连梁，而宜将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。同时，在满足结构刚度与变形要求时，应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑，合理布置抗侧力构件。显然，剪力墙数量越多，结构抗侧力刚度愈大，相应结构位移会减小，但是结构地震力会随抗侧力刚度增大而加大，对结构的造价控制不利。因此剪力墙应以周边均匀、对称、分散等原则合理布置，以规范规定的水平位移限值为准尽可能减少剪力墙数量。

3.1.2砌体结构的设计

作为承重构件和抗侧移构件的砖砌体，其平面布置较为灵活，但不适宜做跃层结构及受力较大的突兀结构形式。门窗开洞宽度不宜超过2.1m，纵向墙体数量不宜少于三道，这一措施可以适当减少构造柱的配筋。宜使砌体房屋成为纵横刚度相近、各层约束合理分布的空间受力体系。

3.1.3底部框架的设计

一般用底部剪力法来计算底部框架-抗震墙房屋的抗震指数。对底部的双向地震剪力，包含底部为一层和两层的框架-抗震墙房屋设计值时，结合结构且根据侧向刚度的比值大小乘以范围为1.2～1.5之间的增大系数。底部框架是抗震设计中的第二道防线，不仅承担竖向荷载，而且还要承担总地震剪力的20%。底部框架的设计按烈度不同来确定抗震等级。底层框架砖房的底层双向地震剪力设计值由该方向的抗震墙决定，并根据各抗震墙的侧移刚度比例分配。抗倾覆验算作用于二层或三层以上楼层，其水平地震作用会对底部会引起倾覆力矩，使底部抗震墙产生附加弯矩而造成框架柱产生附加轴力。底部抗震墙和框架柱各自承担的倾覆力矩可按它们各自平面内的侧移刚度比例分配。

3.2建筑主体上部结构的科学性

优化房屋建筑上部结构不仅要建立相应的模型，还要进行系统、科学的优化。在整个优化过程中的第一步就是要设置合理的剪力墙。剪力墙的设置要求其整体的质量是均匀的，以便楼层中平面刚度的中心点与楼层整体的结构重心重合，这样做的目的是减少地震或风力等对其产生破坏性。在建设房屋时，如果实际情况准许，要尽可能的构造大开间的剪力墙。一旦加长剪力墙的墙肢长度，其墙肢数量就会减少，这样做的优势就是在符合建筑质量标准的前提下，会减少混凝土的使用。

3.3概念设计结合细部结构设计优化

概念设计的应用表明没有具体的量化数据，例如，抗震防裂度，这种情况下没有具体的量化的标准进行优化设计，因此需要用到概念设计。但是在设计过程中，要求工作人员必须会合理且灵活运用建筑结构设计的优化方法。例如，在进行抗震设计时，可以根据房屋建筑的实际情况，选择合理的抗震方法进行设计，方法不同，但是达到了相同的优化目的。

结语

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中体现非常重要的价值，无论从建筑行业提升竞争力的角度，还是满足人民大众消费需求的角度，都能够体现建筑优化合理设计的重要意义。本文通过多优化设计在房屋建筑中的应用进行探讨，希望能够有更多的专业人士一起研究优化结构设计能够运用与结合的部分，促使房屋结构更加合理、满足社会的需求。

参考文献

[1]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居，2013（9）：81~82.

[2]周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居，2014（3）：117.

[3]齐建民.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技资讯，2015，13（11）：73.