建筑结构设计优化方法论文
摘要:当前，随着我国社会经济的不断发展，房屋建筑的数量在不断增多，如何提高房屋建筑的美观性及经济性，成了当前房屋建筑工程建设的重要问题。要提升房屋建筑的美观性，降低建设成本，就需要优化建筑机构设计，将建筑结构设计优化方法应用到房屋结构设计当中。下面，笔者将对房屋结构优化设计的重要性进行介绍。
关键词:房屋建筑；结构设计；优化方法；应用
随着我国人民的住房水平不断提高，人们对房屋建筑的要求也越来越高。人们开始重视房屋建筑的美观性与经济性及舒适度。目前房屋建筑施工过程中，因施工的机械化，结构构件的工厂预制、加工所占比重较小，大部分施工工序及构件均需现场施工，这样就使得施工周期及施工难度大大提高。因此在房屋建筑结构设计阶段时，可以采用结构设计优化方法，提升建筑工程施工的便利性，同时优化设计结构，增加建筑的稳定性与经济性。所以建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的作用不可忽视。
1建筑结构设计优化方法的重要性
1．1符合可持续发展观当前，我国正提倡可持续发展观，要促进建筑行业的长远发展，以及促进房屋建筑的可持续发展就需要采用可长远利用的房屋结构，以便于房屋建筑结构可以根据后续的需求进行相应的改动，从而降低房屋建筑的短期投资［1］。在我国的房屋建筑造价的统计中指出，采用建筑结构设计优化方法，可以降低房屋建筑工程造价的7%以上。通过建筑结构设计优化，可以提升房屋结构的利用率及经济效益。因此，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中具有重要的作用。
1．2符合建筑行业发展的需求从我国目前的房屋建筑工程发展情况来看，建筑的体量将会不断上升。因此，需要思考如何降低房屋建筑的成本，同时保证房屋建筑后续的利用，满足房屋建筑后续的使用需求。使用建筑结构设计优化方法，可以更好的发挥建筑材料的性能，使建筑结构更具合理性，安全性得到了提高［2］。并且，房屋建筑在优化设计之后，可以在一定程度上节省材料，减少成本投入，提高房屋建筑的经济效益，符合建筑发展现状。在采用建筑结构设计优化方法时，可以使各房屋单位的布局得到优化，提升房屋的安全适用性以及美观性，符合房屋建筑工程的需求。
2建筑结构设计优化方法的应用
2．1对建筑结构整体与局部的优化在房屋建筑结构的优化设计中，包含着复杂性与层次性这两个特点。从建筑结构设计的复杂性来说，设计的内容包括建筑材料的选择以及建筑结构类型的选择等。从建筑结构设计的层次性来说，建筑结构设计优化的内容包括建筑整体的.设计，建筑局部的结构设计，建筑的设备、电气设计及安装体系等。在这些体系下，还有许多子体系，通过子体系的联结，可以形成一个大的结构体系［3］。通过整体结构设计与局部结构设计的共同优化，可以在很大程度上提升房屋建筑的安全性、合理性，降低工程建设的成本。在建筑结构设计优化的过程中，需要考虑到建筑整体平面与建筑结构的协调，通过对建筑整体平面与建筑结构的协调设计，可以在很大程度上提升建筑的美观性。保证建筑结构整体上的协调优化，需要坚持简洁原则，尽量避免墙柱错位的情况发生。建筑的截面面积需要与建筑的高度相协调，保证两者的比例处于最佳的范围。在建筑电梯或楼梯的结构优化时，需要尽量降低其自重，选择承重能力强的材料，保证电梯或楼梯的稳固性。建筑在整体结构设计优化中，需要采用简洁的几何结构，在保证建筑稳定性的同时，也提高了建筑的美观性。整体结构可以通过选择合理的结构方案，实现整体结构的优化提升。建筑的局部结构使的优化提升可以逐渐累积，实现对建筑整体的优化提升。设计人员在优化设计的过程中，可以选择最优的局部结构设计方案，每一个局部结构设计的优化可以带动建筑整体结构设计的优化。
2．2对建筑上部结构的优化设计在建筑的上部结构采用的结构类型多种多样，常见的有砖混结构、剪力墙结构、框架结构、钢结构等等。对建筑上部结构的设计优化，需要根据结构类型的不同，采取不同的优化措施。
(1)砖混结构的优化措施:在方案设计阶段，对于砖混结构，承重墙上不宜采用较大洞口、错洞等不利情况。另外洞口两侧的墙垛长度、构造柱的设置及相关构造措施均应满足现行规范要求。建筑的层数及层高不宜突破规范的相关要求。且不宜采用混合承重的结构体系，避免出现传力不明确、结构计算不清晰的情况。
(2)剪力墙结构的优化措施:在剪力墙的结构方案布置过程中，宜使结构的重心与建筑平面的形心重合，从而避免结构刚度在平面上分布不均匀。剪力墙墙体宜和建筑隔墙重合，在保证结构计算的安全性的前提下，提高建筑空间的利用率及使用的舒适度。另外避免墙体长度过长或过短保证墙体的稳定性，并且可以减少墙肢的数量，降低施工难度，节约混凝土、钢筋、模板等材料［5］。剪力墙宜从下至上连续设置，避免剪力墙悬空、重叠、错位等不利情况。在剪力墙结构的上部构造配筋的墙体可以考虑减小墙体的厚度从而降低剪力墙的配筋率，提高结构的经济型。(3)框架结构的优化措施:在框架结构的结构方案布置过程中，宜和结构计算结合起来，确定柱网、柱距，合理的柱网及柱距可以使结构的安全性和经济型得到保障;整体平面布局上宜降低建筑中部的刚度(即减小梁、柱截面)，增大建筑两侧刚度(即增大梁、柱截面)，可避免扭转过大，增强结构的整体抗震性能;框架梁、柱的截面不宜过大或过小，否则会造成材料的浪费，截面过大不但会影响观感，在特殊位置也会影响到空间的使用性;梁、柱中线尽量重合，若梁柱中线距离过大，可考虑梁加腋减少偏心。角柱宜适当增大截面，且楼梯间四角宜设置框柱，增强结构的抗倒塌能力。
(4)钢筋混凝土楼板的优化措施:宜区分双向板、单向板及跨度确定楼板的厚度。楼板过厚容易增加结构自重，造成梁、柱内力过大，导致梁、柱截面及配筋增大，同时，楼板太薄影响使用者的舒适度感受，所以确定合适的板厚不仅能降低造价，也可保证使用的舒适度。对于开间较大的楼板可采用新空心楼盖技术进行设计，经济效益较为显著。
2．3建筑结构建材的优化设计根据工程造价统计，采用高强度的建材对工程造价的降低是有显著作用的。采用高强度的材料，可以降低结构构件的截面，给结构专业足够的设计空间。另外成品预制构件在工程中占的比重越大，施工的便捷性和经济型也得以保证。
2．4基础设计优化在建筑结构设计过程中，基础作为建筑结构中的重要结构单元，对其进结构设计优化是必要的。在建筑的基础结构中，常见的基础有独立基础，条形基础，筏板基础，桩基础等等。基础结构设计优化，在满足相应的设计、施工标准时，根据不同的结构类型及不同的地质条件的前提下合理选用基础的类型，不仅能保证建筑结构的安全性之外，还能大大缩短施工难度及施工周期，从而降低工程成本的投入。
3结语
建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用，符合可持续发展观以及建筑行业的发展需求，可以提高房屋建筑的安全性与美观性，发挥建筑材料的最优性能，同时还能降低房屋建筑工程的成本，提高房屋建筑的经济效益。对建筑结构设计的优化，牵涉到了建筑的整体优化与局部优化，是一个系统性的设计优化工程，因此，对于建筑结构设计优化方法是必要的，并且还需要进行深入的研究。
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