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结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用李鹏

发表时间：2021/3/16 来源：《城市建设》2021年1月作者：李鹏

[导读] 近些年，人们对生活质量和居住条件的要求不断提升，相应地，对建筑工程的综合品质也提出了更高的要求。与此同时，国家也出台了相关政策呼吁建筑的节能化、高效化发展，这就要求建筑企业积极运用结构设计优化方法，使有限的空间与资源的价值得到最大化发挥，进而促进建筑工程实用性、经济性发展目标的实现，这对我国整个建筑行业的可持续发展来说也是大有好处的。

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摘要：近些年，人们对生活质量和居住条件的要求不断提升，相应地，对建筑工程的综合品质也提出了更高的要求。与此同时，国家也出台了相关政策呼吁建筑的节能化、高效化发展，这就要求建筑企业积极运用结构设计优化方法，使有限的空间与资源的价值得到最大化发挥，进而促进建筑工程实用性、经济性发展目标的实现，这对我国整个建筑行业的可持续发展来说也是大有好处的。
关键词：结构设计；房屋建筑结构；应用
        引言
        在建筑行业日益发展的今天，除了保证建筑使用的安全性，还要考虑建筑的美观性和实用性，以及施工时的可行性以及施工成本，对设计人员提出了很高的要求。
        1.房屋建筑构造优化设计的重要作用
        主要包括以下几点：首先，通过对房屋建筑构造进行优化设计，能够有效提升房屋建筑运用的安全性；其次，在科学完成房屋建筑构造规划的同时，能够全方面的提升房屋建筑工程项目的施工效率，进一步达到资源节约的目的，进一步的降低房屋建筑工程的施工成本；再次，在房屋建筑构造的优化设计当中，能够进一步实现节能环保设计，使得房屋建筑的应用以及建造能够充分的满足保护环境的需求，与我们国家提出的绿色可持续进展策略相互呼应，以此来推进我们国家房屋建筑行业朝向低消耗、节能、绿色以及环保的方向进展；最后，在房屋建筑构造进行优化设计之后，能够对居民的安全提供一定程度的保障，因为房屋建筑构造的优化设计更为注重房屋建筑的安全性，并且也会进一步考虑居住人民的实际要求，从而使得规划方案更加完善，进一步缩短施工工期，有效降低物力、财力和人力的投入，有效提升建筑企业的经济效益。
        2.房屋建筑结构设计中应用优化设计需考虑的问题
        2.1在基础房屋结构设计中，很多工程师并没有充分认知施工现场的地质条件，只是结合施工单位所给出的各种文件和自己的设计经验所给出的设计方案，不仅不具备科学性与合理性，同时基于每个工程项目的不同之处，这些做法具备一定的片面性，没有整体的依据可寻。另外对一些建筑地基处理时，尤其是软弱地基中，很多工程师也都是在结合自身的经验来进行施工设计，同时也会选择一些成本较低的方法来进行施工，并没有将地基的承载能力进行充分考虑，进而导致房屋结构容易出现坍塌的问题，为人们的生命安全造成极大的影响，进而影响着整体施工的质量。
        2.2在房屋建筑结构优化设计中，需要保证其具有良好的设计结果，并且需要将建筑的功能性体现出来，同时保证其安全性与美观性需要满足实际建设需求，进而符合人们心中的设计标准，以满足人们对建筑的整体要求。因此在应用优化设计期间，需要对整体的房屋建筑结构进行全面分析，并且结合一些优化技术对结构中每一个项目加以改进与优化，然后需要对整个结构进行细节划分，最后结合实际情况对整体结构和细节结构的优化分析，保证建筑结构中每一个单位都得到最大的优化与改进。
        3.结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用
        3.1节能构造规划的优化。节能构造规划的优化是需要以绿色建筑理念为前提，并充分运用设计学当中的方式。首先，优化表面形状以及布局，布局指的就是房屋建筑的主要朝向，受到我们国家气候条件的极大影响，为了进一步确保房屋建筑的通风以及阳光照射量良好，房屋建筑的朝向应当尽最大的可能朝南。表面形状的优化指的就是需要确保所规划的房屋建筑表面不接受冷风的直接朝向，这样一来就可以进一步降低热能的消耗，进一步达到节能的效果。

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其次，维护构造规划，房屋建筑维护构造主要就是指屋顶以及门窗，对于房屋建筑的门窗来说，在房屋建筑朝南的方向所设计的门窗需要尽最大的可能多、大，这样一来才能够最大程度地吸收太阳光的辐射，房屋建筑朝向北的就需要进一步的减少门窗的设置，进一步防止房屋建筑当中的热量流失，施工材料需要选取一些保温效果良好的。房屋建筑屋顶的规划可以选用铺设循环水管以及架空的方式，冬天保暖夏天降温。
        3.2基础优化设计。房屋建筑的基础结构与建筑整体功能的正常发挥及其稳定性有着十分密切的联系，所以，在进行建筑基础结构设计的时候，设计人员必须注重对结构优化设计方法的运用，尽量实现对地基地质、基础结构等重点环节设计工作的全方位把控，在基础结构设计方案中，应处理好建筑基础结构与施工成本、施工技术等的关系，找准三者之间的平衡点。对于框架结构来说，应根据地质勘察报告对基础形式进行合理选择，若施工现场的地基承载力较好，则最好选择浅基础形式；若施工现场的地基承载力较差或者土质状况不佳，首先应考虑地基处理方案是否具备可行性，若可行则选用地基处理方案，若不可行则需采用桩基础。灌注桩和预制桩是两类比较常见的桩基础形式，其中，灌注桩的施工过程比较复杂，整个施工工期也比较长，且很难对施工质量进行有效控制。因此，在沉降满足相关标准的前提下，可采用预制桩施工法，利用深层桩基增大土壤对桩身的摩擦力，并尽可能选用长度较长的预制桩。
        3.3抗震结构的优化。为了使房屋建筑使用质量得到提升，并有效避免地震等灾害对建筑产生严重影响，做好抗震设计是结构优化不可忽视的重点。抗震结构优化设计过程中，应尽量采用对称设计，如果房屋建筑结构为不对称设计，则需要保持建筑结构平面布置的刚心和质心重合。另外，需要设置多道抗震防线，例如，采用“强柱弱梁”延性框架结构，在水平地震波的作用下，梁结构先于柱结构屈服，因此，可以利用梁的变形消耗地震对建筑结构产生的作用力，使框架柱作为保证结构稳定性的第二道防线继续发挥对结构的支撑作用，从而提高整体建筑结构的抗震性能。
        3.4排水结构协调优化。现代房屋建筑工程中往往设有给排水专用房，其中涉及到大量的机械设备，如此一来就会加大建筑的负荷量，所以，在设计的时候应尽量将水泵设置在地下室中。需要注意的一点是，由于排水房间中的管道数量非常多，且管道规格尺寸各不相同，因此，必须适当加固楼板上的穿孔位，预留出满足规范要求的孔洞，最好不要让孔洞影响到水平方向管线对建筑梁结构的贯穿。若管道需要贯穿房屋的承重墙，则还要注重加强对墙体的维护，整个排水结构优化设计中，必须处理好结构布设与管网体系的关系，以免发生管道绕梁或柱的问题。
        3.5地下结构的优化。地下部分的结构设计是房屋建筑结构设计的重要组成部分，在房屋的使用过程中发挥着重要作用。为了带给人们更为舒适的居住感受，做好地下结构的优化设计非常重要。进行地下结构设计时，应尽量合理布置地下室柱网跨度和主次梁的布置方式，可以将上部结构的嵌固部位埋入地下室顶板中，这样可以使地下室空间得以扩大，有利于人们对地下室的空间利用，还可以通过降低地下室层高的方式进行多层地下室的结构设计，使地下室层级和面积增加，增强其使用性能。
        结束语
        综上，在实际建筑结构设计中应用优化技术，首先需要结合建筑物体的整体结构进行分析与探讨，进而将整个结构分为几个细节部分，再融合现代优化设计技术的优点与缺点，选择合适的优化技术实施方案的选择与实施。另外需要在相关的参数设计中，结合人工与计算机软件融合的内容，灵活运用计算机技术，进而得出最优的结构设计方案。
参考文献
[1]杨悦.结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用[J].绿色环保建材，2020(5):92-93.
[2]王哲.房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J].工程技术研究，2020，5(7):212-213.
[3]张莉，阮景，满敬涛.浅谈房屋建筑结构设计中常见的问题及改进措施[J].科技创新导报，2019，12（14）：49.
[4]蔡宏辉.房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施分析[J].中外建筑，2019（5）：158-160.