结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用

张豪

浙江天和建筑设计有限公司浙江省 313000

摘要：尽管我国房屋建筑结构设计起步相对较晚，但近年来，我国各大城市房屋建筑数量倍增，甚至出现了很多超房屋建筑。在房屋建筑中，结构设计至关重要，对房屋建筑的使用质量与使用寿命有决定性影响。由于业主对建筑的设计与功能的要求不断提高，无形中对房屋建筑结构的设计人员也提出了更高的要求。唯有妥善解决房屋建筑结构设计中存在的常见问题，才可以提高房屋建筑的建设质量，并为房屋建筑结构的合理设计与使用安全提供保障。

关键词：房屋建筑；结构设计；问题；优化措施

1建筑结构设计基本原则阐释

建筑结构设计的优秀性主要通过安全性、经济性、实用性以及美观性等多个方面体现出来。一般来讲，需借助设计各环节与因素保证建筑物功能的合理有序，增强结构可靠性与安全性。在结构设计中一般要遵循建筑设计，不应对建筑设计产生影响，且尽量与建筑功能需求相适应。另外，结构设计应处于建筑设计能够实现的范围，对安全加以把控，实现结构设计的经济性与合理性目标。要想使建筑结构设计更加实用与安全，就必须明确设计的基本原则。

2结构设计优化在房屋建筑结构设计中应用的步骤

2.1建立结构优化模型

要实现对房屋建筑结构设计的有效优化，首先就必须建立科学合理的结构优化模型。结构设计优化需要从大量变量中选择出最为重要的参数，通过这些参数建立函数模型，从而计算出最优解。一般来说，模型的构建主要可分成两大环节：首先，应选择最为合理的设计变量，这是构建模型的基础和关键，变量的设计将对参数的选择产生直接影响，科学合理地对变量进行计算可大大降低后期计算编程的工作量。其次，应对目标函数进行确定。相关人员应先找出符合函数条件的最优解，然后再确定约束条件，约束条件具体主要涉及到弹塑性、强度和尺寸等方面。在对建筑整体结构进行优化的时候，必须确保上述约束条件都处在规定范围内，尽可能满足设计的相关需求。

2.2对计算方案进行优化设计

在建筑结构优化过程中，各方面的约束条件以及变量参数都会直接影响到优化过程。因此，在开展相关计算工作的时候，必须将所有的约束条件转化成非约束条件，保证整个优化过程的顺利完成。与此同时，还要综合考虑变量的因素，采用科学有效的计算方式对建筑结构设计加以优化。

2.3程序设计

在完成计算方案优化设计的基础上，还要做好程序设计工作，首先需要对程序进行合理编写，然后再将其导入到计算机之中，为后期计算工作的开展奠定基础，在进行相关计算的时候，工作人员只需要将所需数据输入到系统之中，就可通过设定好的程序计算出准确而直观的结果。

2.4结果分析

建筑结构优化设计的最后一环就是结果分析，所有计算机计算出的数据信息都需要经过详细的分析才能得出最终的结果，进而以此为依据确定最佳的优化设计方案。在开展结构优化设计工作的过程中，应对各方面的阻碍因素进行综合考虑，最大限度确保结构设计优化工作的顺利完成。对建筑工程而言，整个施工过程往往需要花费较多的人力、物力以及财力，结构优化的主要目的就是把上述指标控制在最低，并为建筑质量的可靠性提供保障。因此，在对建筑结构进行优化设计的时候，必须注意以下问题：第一，应找准建筑经济与技术之间的平衡点，尽可能降低或消除二者之间的矛盾，即使引入了一些现代化技术，也无需付出过多的成本。第二，应认识到技术所能带来的经济效益，明确技术的优化可在一定程度上降低经济成本，因此，必须加强对先进技术的应用。

3高程建筑结构设计常见问题的优化措施

3.1准确计算结构设计参数

对于建筑结构设计而言，为保证结构与工程要求标准契合，应在准确计算结构性能参数的基础上，对比实际要求，亦或是根据要求参数计算结构性能，增强结构设计合理化。以楼板设计为例，为避免设计与后期施工建设不发生形变和裂缝，应科学计算结构形变的范围。在计算数据的时候，工作人员应根据设计要求与规范开展，坚决不允许受主观意识影响判断，也不应简化处理计算数据。

3.2科学设计建筑平面

针对房屋建筑结构中出现的扭转问题，在建筑结构设计中，相关设计人员应以地基具体形状和建筑物功能需要等为依据，科学合理地设计建筑物外形，尽可能采取长方形、圆形等相对常规的建筑平面，提高建筑结构的稳定性。

3.3提高建筑抗风荷载作用的能力

（1）优化基础，只有房屋建筑的基础部分稳定性较强，才能保证房屋建筑上部分结构的稳固性。因此，明确混凝土的级配标准成为房屋建筑基础设计最基本的工作。应尽可能购买高级配的砂石，增加基础持力层厚度，加设抗拔的锚杆构件，加强基础的牢固性。（2）通过改变建筑的轮廓设计、投影面积和高度，改变区域建筑布局，以及种植绿植等改变风荷载的强度和方向等，削弱风荷载对建筑的作用。

3.4重视抗震设计

首先是针对房屋建筑的结构特点合理布置抗侧力构件，合理布置房屋建筑内部水平方向的构件，在水平方向形成应力分布系统，提高房屋建筑结构受力的连续性和均匀性。其次是提高地基的抗震能力。可以通过加深房屋建筑桩基深度，从而提高建筑的抗倾覆能力和基础的稳定性。最后是优化建筑的承重结构，采用框架剪力墙结构。在地震灾害中，剪力墙可以吸收下部结构传递的地震能量而先被破坏，框架结构继续支撑上部结构，形成了抵御地震作用的二道防线，可以有效降低房屋建筑损毁程度。另外，房屋建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度，从而有效避免建筑位移问题。

3.5强化设计图纸规范性

在建筑结构设计中，结构设计图纸的作用不容小觑，可为后期建筑工程项目的施工建设提供必要参考。为此，在建筑结构设计期间，应强调设计图纸的设计规范化与合理化，保证结构设计图纸质量达标，以免引发设计质量问题。另外，对于建筑结构图纸的设计应遵循具体规定要求，参考项目建设具体状况，将图纸中不同类型的符号和数据等相关参数详细标识出来，特别是复杂结构的参数。作为设计工作人员应强调设计图纸设计的作用，在设计前了解项目具体情况，系统勘察项目场地环境与水文条件等相关资料，以保证建筑结构设计图纸资料更全面更可靠，不应仅依靠个人设计经验确定材料与结构构件尺寸，以免影响图纸质量。在此基础上，完成设计图纸设计工作后，设计工作人员应严格校核图纸准确性，对设计图纸不合理问题及时发现并纠正，以免出现不必要设计问题。

3.6保证结构材料的选择科学性

结构材料会影响工程建设的水平质量和建筑结构设计的可行性。因此，严格筛选施工所用材料，确保材料达到施工标准与规范，在结构措施实施的过程中至关重要。例如，在选择钢筋材料时，不但要考虑钢筋材料的韧性，且还要确保材料与钢筋可焊性相符。众所周知，科学化的选择会影响结构设计工作自身的可行性，可见材料选择工作对建筑技术落到实处的重要性。

4结语

综上所述，建筑结构会承受较大荷载，如果稳定性与抗震性能无法满足国家建筑设计标准要求，很容易出现坍塌或者是位移等多种安全问题。建筑结构设计可更好地保证建筑整体结构的性能与功能稳定，为此，设计工作人员要对建筑结构设计方案予以合理选择，并结合具体状况考虑多种因素，规避容易出现的问题，增强建筑物抗震性能与稳定性能，使得建筑物利用价值不断提高。

参考文献

[1]陈敏.探讨高层建筑结构的设计问题及对策[J].智能城市，2019，5(19)：30-31.

[2]宋祥.高层建筑结构设计中存在的问题及对策[J].山东工业技术，2017(12)：120.

[3]贾庆茂，吴敏，胡洁.高层住宅结构优化设计分析[J].建筑结构，2018(S1)：88-90.

[4]王海.试论高层建筑结构设计中所注意的问题分析[J].江西建材，2017(19)：13-14.