房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨
来源:用户上传
作者:
摘要：建筑结构设计中的优化技术是一个复杂的系统工程。不仅要求结构设计师根据建筑面积、高度、受力特点等需要选择最佳的结构体系，还要正确使用结构分析软件，挖掘项目自身重大的内部潜力、采用基本设计和科学的方法，实现最佳结构设计。本文主要分析了房屋建筑结构设计优化技术的具体应用。
关键词：房屋建设;结构设计;优化技术
引言
现代社会对建筑的功能、安全和质量比以前更严格。同时，提出项目建设应考虑其是否具有先进性、科学性、合理性和实用性。因此，为了适应市场多样化、科学发展、节能、高质量和安全，现代建筑业必须在住宅等建筑结构中广泛应用优化设计技术，不仅为建设单位、建筑公司和用户节省了大量资金，就成本控制而言，它还可以提高施工的可执行性、质量和安全性。因此，现代建筑业在建筑结构中科学合理运用结构优化技术具有较高的实际意义。
1建筑结构优化设计的内容及意义
目前，随着我国经济的迅速发展，建筑行业的整体进步，人们对生活条件和生活环境的要求越来越高。因此，优化建筑结构设计，使其结构美观、适用、安全、经济，是提高人民生活环境的重要手段。建筑结构设计的优化理念应注重现实需求，根据工程建设项目造价情况，优化结构设计中关于建筑基础设施、屋顶结构方案和C-结构方案等方面的重点内容。在封闭系统的科学计算中，根据一些关键参数的不同变量参数的影响，建立了结构优化设计模型，得到建筑工程结构优化设计的最终设计结果。建筑结构优化设计具有重要意义。首先，它大大提高了建筑的结构经济性。优化建筑结构设计可以节约材料，提高抗震性能，减少室内和外表面装饰，提高其力学性能及建筑的经济性能。其次，结构优化设计极大地降低了建设项目的总成本。大量数据表明，建筑结构的优化设计可以有效地降低工程造价25%左右，结构优化设计技术使得建筑材料性能的利用更加合理，使建筑工程施工结构在不同单元之间更加协调，促进建设项目结构设计的经济性和合理性。
2房屋建筑结构设计优化技术的应用
2.1 结构体系的优化
现代建筑的功能和造型具有一定的复杂性。结构体系的优化主要是指在满足建筑功能及造型的要求，满足规范要求的前提下，通过合理的结构布置来合理地节约工程造价。结构体系对造价的影响很大，应加强重视。应根据建筑功能合理选择结构体系，应选择比较规则的平面和立面方案，尽量避免或少出现平面及立面不规则的结构布置。
2.2 设计模型的优化
建筑结构设计的第一步需要建立合理的结构模型，后续设计工作围绕相应的模型体系来开展，而建筑结构设计优化第一步就是结构模型的优化。模型优化在造型复杂的建筑上的体现尤为明显，如何将复杂的造型简化提炼，并最终在结构分析软件中体现为结构构件。合理的结构模型是结构设计的关键，错误的结构模型必然导致错误的计算结果，由电脑输出的计算数据更加具有隐蔽性和欺骗性。
2.3 计算参数的正确选取
结构模型中给出的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。为分析判断计算结果是否合理，除了合理的结构方案、正确的计算假定外，正确填写抗震设防烈度、场地类别，合理选取计算程序中的各项参数十分重要。计算参数的选取除满足国家规范外，还需特别注意地方规范及标准中的相关规定。
2.4 基础设计的优化
建筑结构中的基础是整个建筑的根本，基础需要承载所有上部建筑结构，并将相应的重量、受力分置于周边土地当中。一般情况下，房屋建筑会采用桩基础的基础形式进行，较为常见的是灌注桩、预制桩2 种。桩基础设计优化是指保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，包含材料用量、施工速度等。第一步应根据上部结构荷载结合地质条件，选取最合适的桩型。桩型确定后，应提高单桩承载力，如提高端部承载力、扩大桩身尺寸、提高桩周土体承载力等。布桩阶段应尽量利用桩身材料强度，使桩基础均匀受力，各桩受力接近桩基承载力。
2.5 地下室结构的优化
地下室结构占结构总成本的比重很大，做好地下室结构的优化设计对控制这个项目的结构成本至关重要。地下室结构优化需注意以下几点：
1）控制层高，满足建筑使用要求的前提下，尽量减小地下室层高。不仅可以减少混凝土及钢筋用量，还能减少施工土方开挖量，降低维护费用。地下水丰富的地区，水浮力是基础设计不可忽视的重要因素，水浮力起控制作用时，减小地下室层高能减少抗拔桩数量，降低底板配筋。
2）地下室结构土压力、水浮力较大，侧墙及底板抵抗外力所需配筋用量也很大，设计人员在进行设计时应详细分析结构构件的受力状态。满足规范计算的条件下，做到分段配筋，受力较小部位配置较小的通长钢筋，受力较大的部位做到局部附加。
2.6 建筑、室内、结构协调的优化
结构设计时应保证房屋建筑及室内的美观性、合理性。结构柱及剪力墙要与建筑平面功能保持一致，在保证结构安全的前提下，尽量减小结构柱及剪力墙的截面尺寸。结构梁的布置应尽量和建筑墙体同宽，结构梁比建筑墙宽时，应将结构梁向次要空间偏心，如厨房、卫生间等。商品住宅对建筑1 层大厅的美观要求越来越严，受到建筑企业的重视，在大堂顶位置，应避免布置梁，无法避免时尽量将梁上反或减小梁的高度。
2.7 设备、结构协调的优化
房屋建筑中给排水、电气及暖通专业有很多管线。如果管线都在结构梁下，势必会影响净高。结构设计师需分析判断哪些管线可在结构梁留设套管。暖通专业的风管一般比较粗大，无法从结构梁内穿过，结构专业需配合暖通专业，风管上方的梁高应尽量减小，可适当加宽，满足承载力要求。
3 建筑结构优化技术应用中应注意的问题
（1）除注重整体设计外，还应加强结构基本部件的精细设计。例如，铸造填料板的设计尽可能地分成矩形板，从而可以合理地平衡铸造填料板的设计，并且可以避免角裂缝的发生。优化技术在建筑结构设计中的应用，必须有效地将计算机设计与人工设计相结合，而不是盲目依赖计算机设计软件，要充分发挥概念设计优化技术在建筑中的作用。在优化各种建筑材料的选择方面，各种材料的缺點和优点也应得到充分的考虑和选择。在结构设计参数中，设计和优化使用的人员应基于工程设计标准，而不是盲目依赖计算机分析，但这主要是因为计算机可以对各种数据进行相应的计算设计，并根据实际需要设计建筑物，但不能完全满足工程结构设计方案的具体要求。
（2）优化设计大型而且复杂的建筑结构时，计算机就有编程后计算量大、计算快、准确性高等无可比拟的优势，所以工程设计人员在具体的优化设计过程中应加强基于计算机的优化设计分析能力，有效利用计算机对项目结构进行优化。
结束语
总而言之，在建筑业逐步健康发展的形势下，在整个设计过程中采用优化建筑结构是必然的发展趋势。优化建筑结构不仅意味着足以大大降低施工成本、节省建筑材料、节约时间，还能够更好地满足使用需求，提高经济效益，使建筑结构设计在更好地服务人们的生活需要的同时，进一步提高项目安全性和抗震性能。
参考文献
[1]王璇，王磊.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].建材与装饰，2015（48）：73-74.
[2]耿斌.浅谈房屋建筑结构设计中如何应用优化技术.建筑设计，2015，5（21）.
[3]何文杰.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略[J].绿色环保建材，2018（12）：77-79.
[4]孙雨泽.关于房屋建筑结构设计中优化技术应用的探讨[J].四川水泥，2018（11）：88-89.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14974468.htm
