房屋建筑结构优化设计研究

房屋建筑结构优化设计研究

欧学海

天津市建工集团建筑设计有限公司 天津市 300384

摘要：随着社会经济的飞速发展,各个行业的市场竞争力也在不断地增强。我国建筑行业为了能够在市场竞争中有持续的发展,就必须对企业管理、建筑设计及施工等方面投入大量的资源,对于房屋建筑的结构设计也在不断地改进及优化。房屋的结构设计直接影响到建筑物的安全性与稳定性,随着超高层和复合型建筑项目的不断增加,业主对建筑房屋的结构设计提出了更高的要求,通过对结构设计方案进行合理的优化改进,提高建筑项目的设计可靠性与可行性。基于此，本文就房屋建筑结构优化设计进行了探讨。

关键词：房屋建筑；结构；优化设计

房屋建筑结构优化技术的内容需要建筑人员在结构设计过程中认真优化,熟练掌握设计内容。具体采取何种技术,需要根据建筑工程的实际情况进行具体分析,以保证建筑工程的安全性和稳定性。为了使得房屋建筑的设计性能进一步提高,需要根据建筑工程实际情况优化设计内容,从而提高房屋建筑的质量。对建筑结构主体进行优化,可以预防安全隐患的发生。房屋建筑结构优化技术还能确保房屋建筑结构的优化搭配,保证建筑结构的稳定性,不仅可以提高建筑结构的外观性能,还能提高房屋建筑的内部构造质量。

1房屋建筑结构设计优化的意义

1.1降低建筑工程的施工成本

房屋建筑结构设计与建筑楼层的高度、楼层之间存在密切的关系,因为建筑工程的施工成本会影响房屋建筑的楼层数,由于房屋建筑的楼层数不同,建筑工程的施工成本也不同。因为房屋建筑的屋顶成本是不变的,所以设计人员在设计房屋建筑时,为了减少工程成本,就需要改变建筑工程的楼层数,这样建筑成本也会有所降低。房屋建筑需要保证其稳定性,当房屋的楼层数变多时,房屋建筑的成本也有所增加。而在房屋建筑中优化技术,可以将房屋楼层根据其实际需求增加到固定的数值,以保证房屋建筑的工程成本有所降低。

1.2优化建筑设备

房屋建筑设计与建筑设备之间同样存在着关系,在房屋建筑设计中,其中较为重要的一项是优化建筑设备,建筑设备的优化可以为建筑设计人员和使用人员提供更多的便利,在房屋建筑设计中,建筑设备包括电力设备、管道设施等。随着建筑房屋数量的逐渐增多,电力设备与管道设施的设计更加复杂,而且数量更多,这些都会使得建筑设备成本费用的增加,保证建筑主体结构的安全稳定。

1.3提高房屋建筑的安全性

房屋建筑设计还包括对房屋建筑的外观进行设计,房屋建筑的设计包括矩形设计、圆形设计等,如果建筑物面积确定,那么采用圆形或矩形设计将有利于房屋建筑成本的降低,减少房屋建筑的面积,降低装饰费用,保证房屋建筑的稳定性,提高建筑的安全性。

2房屋建筑结构设计的优化

2.1优化房屋整体结构体系

对于现代房屋建筑，其不仅功能性较强，而且造型也非常复杂。所以，优化房屋建筑整体结构体系时，要在满足房屋建筑的功能性要求、规范要求以及造型要求的基础上，通过设计合理的结构布局，有效降低工程造价。同时，房屋整体结构体系也会直接影响工程造价，因此，应加强对这方面工作的重视程度，结合房屋建筑的功能，合理对房屋结构体系进行优化，以此提高房屋结构优化设计的整体效果。

2.2优化房屋结构设计模型

对房屋建筑结构进行优化设计时，应先建立房屋结构模型，而后围绕该模型，完成后续工作。对于一些结构比较复杂的房屋建筑，模型优化非常重要，因为通过模型优化能够有效地将一些复杂的造型进行简化，并利用结构分析软件对结构进行工况分析，避免在方案实施时发现问题。

2.3变量的合理选择与目标函数的确定

通常情况下，选择设计变量时，会选择对设计产生影响比较大的参数，将影响较小的参数作为预定参数，以减少计算编程的工作量。另外，确定目标函数时，应利用函数寻找能够满足既定条件的最优解，同时要确定约束条件。优化设计房屋结构可靠度的约束条件主要包括裂缝宽度约束、应力约束、尺寸约束以及结构强度约束等，在实际设计过程中，必须确保各种约束条件都能够满足行业规范。

2.4优化桩基础设计

桩基础是整个建筑的根本。桩基础的作用是承载整个建筑，并将自身承受的荷载传递到周围的土层中。通常情况下，房屋建筑结构的桩基础有预制桩和灌注桩2种形式。对桩基础的优化设计，主要指的是在确保施工质量不受到影响的前提条件下，科学、合理地降低工程成本。

对桩基础进行优化设计时，应综合考虑房屋建筑上部结构的荷载与地质条件，选择最为合适的桩基础类型。确定桩基础的类型后，应通过优化设计提高桩基的承载力，比如，提高桩周围土体的承载能力以及扩大桩柱的尺寸等。布置桩基时，应合理利用桩基材料的固有强度，确保桩基础可以均匀受力。

2.5优化地下室结构

进行地下室结构优化设计时，应从2个方面进行[3]:(1）应在满足房屋建筑使用要求的基础上，合理降低地下室的层高，不仅可以有效降低房屋建筑施工中钢筋、混凝土等材料的使用量，还可以减少施工过程中土方的挖掘量，进而减少维护、维修等费用的支出；（2）因为地下室结构受到的地下水的浮力以及土压力较大，需要使用大量的钢筋，所以，设计工作人员在进行优化设计时，需要对结构构件的实际受力状态进行全面、细致的分析。在确保其能够满足规范计算的基础上，实现分段配筋，一般情况下，受力比较大的位置需要进行局部加强。

2.6优化室内建筑结构

房屋建筑结构设计优化时，必须保证房屋建筑本身以及室内结构的合理性和美观性。在这个过程中，务必确保剪力墙、结构柱与建筑平面可以保持一致性，在确保结构安全的基础上，尽可能地减小剪力墙与结构柱的截面尺寸。布置结构梁时，应尽量与建筑墙体保持同一宽度，如果结构梁宽于建筑墙，应将结构向次要的空间内偏移，如卫生间、厨房等。

3建筑结构设计优化应注意的事项

3.1结构设计结果的优化

结果优化是对于建筑的结构、设备等专业设计的相关文档进行审查,必要时需要与设计公司等进行沟通,经过反复推敲确认提出相应优化的意见,以达到对于建筑结果最科学合理的设计并且推行实施。

3.2过程优化

结构优化是整个工作中的重点,因为受前期方案的要求或者时间等方面的限制,许多的优化工作在实际中难以落实。要真正地解决这类问题,就需要在项目设计的前期就确定好成本控制,以此要求建筑公司需要采取优化的设计管理方式。整个过程是需要管理公司从初期就参与其中,并且始终贯穿全程期间都做到时常检查并督促工作的全面落实。

3.3提高施工人员的专业化

在建筑项目的施工中需要对于施工人员进行有意识地培养,提高施工人员的专业技能与综合素质,并且进行定期的考核,以确保能够在施工中真正做到质量有保证。

3.4结合科学技术

当下的建筑中结合了许多科学技术的应用,比如计算机软件能够在进行结构设计时简化流程,不仅仅节省了人力物力还保证了计算结果的精准性,也在设计中增加了建筑结构设计的安全性,甚至还能检查出人为设计中不合理的情况,提醒设计师注意进行修改,保证了建筑结构的可执行性。

4结束语

建筑结构的优化设计并非以牺牲安全来追求效益的最大化,而是在安全、适用、经济、美观前提下,通过总结建设经验、集中专家智慧、建立较优的数学模型来追求相对优化的结果。建筑行业不断地优化是为了满足更高的要求,在节约资源方面做到更好,同时为居民们建设出性能更为安全、外观更好的房屋建筑。

参考文献

[1]刘肖冰.房屋建筑结构设计中的优化技术应用研究[J].中国住宅设施,2018(11):93-94.

[2]李宣霖.房屋建筑工程结构优化设计分析[J].新疆有色金属,2018,41(03):109-110.

[3]张琰.房屋建筑结构设计中应用优化技术分析[J].低碳世界,2018(02):163-164.