试论房屋建筑结构设计中的优化技术运用

杨登奎 于力峰

（漯河市沙澧建筑设计有限公司，河南 漯河 462000）

关键字：房屋建筑；结构设计；优化技术；应用

1 房屋建筑结构设计优化概述

所谓建筑结构优化设计，就是指在满足施工要求的前提下，使得建筑结构中的各项指标可以达到最佳设计的一种方法。

在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师的设计要求的基础上，平面布置应尽量规则、对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异，使建筑物在水平荷载作用下不至于产生太大的扭转效应。在竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通，能不使用转换层的就应该尽可能的不使用，以此来减少结构分析和设计上的困难，此外也会加大成本的经济支出，因此不建议使用，容易造成应力集中，竖向刚度最好不要突变，而是采用渐变的方式，这样对结构抵抗水平动力荷载有利。

2 结构设计优化在房屋建筑施工中的作用

2.1 促使房屋施工中总造价得到有效的降低

在建筑施工中，高层建筑和多层建筑的层数较多，总建筑面积较大，而单位面积的土地面积较小，因此必须重视可以降低施工成本的措施，做好降低成本的控制，此外，住房建设层的层数数量呈现越来越多的趋势，建筑物的高度越来越高，使得建筑物的之间的距离不断缩短，一定程度上也促进了土地利用率的提高。在高层建筑的设计和施工中，每一个建筑都要设定一个上限，上限设置和地板的变化不会改变，所以建筑成本没有较多的增加。在基础建设的一部分中，随着架构层的生长，需要增强基本的负载，所以要增加基础满足负载。

2.2 提升建筑结构的经济性能

随着施工层的数量的增加，可使墙体的区域、一个柱体的体积，和基础梁和柱的承载强度增加；另一方面，通过对建筑楼层的控制，可以有效节约建筑材料，还可以提高减震心梗，也可以是楼与楼之间的距离是相应的减少和得到有效的节约。当建筑是圆形或者类似的广场时，外墙之间的周常系数通常会比较小，内外装饰区域也有一定程度的降低。

2.3 提升建筑结构的美观性

未来房屋建筑向着更加美观。舒适、复杂的方向发展，这对房屋建筑的结构也提出了更高的要求，面对人类生存和发展的建筑需要，在房屋的建筑中应用结构优化设计的方式有着重要的作用。结构化的建筑设计不仅可以使得房屋建造的成本降低，而保证建筑房屋的质量，还可以使得房屋建筑的结构布局更加合理，有效增加了建筑的艺术美感。

3 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的具体应用

3.1 建筑结构设计优化的应用步骤

（1） 结构优化模型的建立。这一步是结构优化方法应用的一个重要前提和关键环节。具体来说，结构优化模型的建立包括选择合理的结构布置、确定抗震受力等等各种的目标参数，和优化计算结构等。

（2） 设计计算方案。在进行建筑结构优化的时候，需要把一些具有争议性的优化问题变成没有问题的约束性的优化问题，从具体的计算分析出发，优化结构模型的设计，注意选定合适计算方法，从而达到房屋建筑结构计算的优化目的。

（3） 进行程序设计。在进行了结构化模型的建立和计算之后，需要进行程序设计和绘制，来满足优化设计的现实需要。

（4） 对结果进行分析。在程序设计之后，需要对模型结果进行对比分析，选择最优法人设计模型。综合考虑多个方面的因素，选择出一个适合实际需要的最佳设计方案。

3.2 房屋结构的整体性和局部性优化

房屋建筑是一个长期的过程，是一个复杂的系统过程。从层次上讲，房屋建筑涉及到建筑、结构和安装等多个体系，而且每个体系中又都包含着一些小的体系，从复杂性上来讲，房屋建筑包含材料选择、施工技术和施工设备的选择和施工人员的素质等多个方面，所以在对房屋建筑进行设计的时候，设计人员必须考虑到后续在施工中的各个小部分的局部问题，尽量保证现场施工现场安全有序的进行，保证施工质量，最终达到房屋建筑结构整体优化改进带来的便利，打造出符合要求的精品建筑。

3.3 房屋结构中的桩基础优化

桩基础是房屋建筑中的一个重要组成部分，和建筑结构的质量密切相关，从目前的情况来看，我国的桩基础包含灌注桩和预制桩两种形式。从具体的建筑施工中来看，灌注桩的操作程序比较复杂，施工时间较长，施工人员容易懈怠，且质量控制难度较大，难以保证施工质量，预制桩中的砂石层等有着难以穿越、造价较高、承载力低、桩长长等缺点，不过有时灌注桩也可以进入岩石层，穿越砂石层，承载力较大、稳定性较好，因此在施工中被广泛使用，同时预制桩也有施工快、方便、难度低等优点，因此须选择适合实际情况的桩型。

3.4 房屋建筑结构中上部结构的优化

在房屋建筑上部结构优化中，剪力墙的优化是一个关键问题。第一，应科学合理的设置剪力墙的位置，在实践中，必须确保剪力墙质量均匀，使模型的结构的重心和楼层中的平面刚度的中心点重合，如此做的好处是可以有效减小风阻、地震等外部因素对房屋建筑的不利影响。第二，使用大开间的形式，假设条件允许，房屋建筑结构中可以使用大开间的形式的剪力墙，如此做法不仅减少了墙肢的数量，而且可以减少混凝土的使用，一方面减少了施工成本，另一方面却没有降低房屋的建造质量。

4 结语

综上所述，为了适应新时代房屋建筑行业的发展需要，需要借助建筑结构的优化结构设计方法，从整体和局部、桩基础、上部结构等等多个方面进行分析和优化，这样不仅可以增加房屋建造的美观性和舒适度，而且可以有效地控制建筑工程的造价成本，从而促进我国建筑行业不断发展。