房屋设计中建筑结构优化设计探析

徐鸿武

摘要：房屋设计中，必不可少的重要构成就包含建筑结构的设计，而建筑结构设计、施工效果在一定程度上体现着建筑安全性、适用性、经济性、美观性等。在现代结构设计理念逐步更新的背景下，房屋设计中发挥越来越明显作用的就是优化设计，其能在预期设计目标有效实现的前提下，达到资源节约目的，这也属于优化设计的关键内容。文章以房屋设计为切入点，深入探讨了建筑结构优化设计，供一线人员借鉴、参考，并希望能够提升房屋整体设计效果，更好的指导后续高品质房建工程的施工建设。

关键词：房屋设计；建筑结构；优化设计

引言

近年来，我国人民生活水平总体上开始呈现出了大大提升的目标，在这一背景之下，人们对建筑的要求也越来越多样化。当今社会，在日益凸显人口、土地矛盾的背景下，房建工程的施工中必须要考虑成本控制。所以，建筑设计环节不应该仅以建筑质量、功能为关注要点，同时也要保障建筑成本节约、空间优化目标的实现，使现有资源更大使用功效发挥的目标良好实现。而以上目的达成中，不容忽视的就是结构优化设计。

1 建筑结构优化设计的原则

1.1 安全性

结构优化设计要与安全性要求相符，房屋建筑结构作为人们生活工作的主阵地，空间安全性必然要处在较高的状态中[1]。所以优化设计的前提就应该是结构安全性，一旦建筑结构与安全性标准不符，结构的耐久性会受到影响，民众的人身安全也会面临极大的威胁。

1.2 适用性

优化设计中的适用性原则具体是说要将建筑功能、舒适度充分凸显出来。在进行结构优化设计工作的时候，要注意建筑适用性的充分考量，如果结构设计不具备实用性，即便结构很完美，但仍然无法达到舒适生活环境、空间的营造目的。

1.3 节约性

结构优化设计遵循的重要原则还包含节约原则。选择建材的时候，要注意建材力学性能、构件受力特征的充分考量，保证物尽其用的目标有效实现[2]。空间方面，要尽可能以构件数量、截面的减少为主，使空间得到节约的同时，也利于构件自重的降低，能够实现建筑使用空间的拓宽目的。

1.4 绿色环保

结构优化设计应该在环保、资源节约上提高关注度，要保障资源、能源的利用具备充分性，要以结构安全性需求的充分满足为前提，使材料用量尽量的节约；也要在环保节能的材料、绿色新技术的应用上加大力度，使建筑节能环保要求有效的实现[3]。

2 房屋建筑结构优化设计要点

2.1 重视参与建筑方案

建筑设计的最初环节就是方案设计，能巩固初步设计、施工图设计的基础。但是，从多数建筑方案设计的情况来看，都是以平面使用功能、外立面效果等为关注点，一些施工方为了在方案投标中能够实现对业主注意的有效吸引，外立面会通过国外建筑元素的生搬硬套、盲目增加来达到自己目的[4]。但此种设计方案会影响到后续的初步设计、施工图设计，隐患很多，方案实现的可能性也会受到影响。基于此，方案设计中要仔细的推敲建筑方案，及时提出不合理之处，也要从平面布置、立面造型等多个方面将合理化建议、要求提出，要在合理范围内控制结构高度、复杂度等。方案设计中，结构验算十分重要，其能够辅助方案的设计，也可以保障后续的施工。

2.2 重视结构类型的选择

现代房建工程中，突出的特征就是越来越复杂的立面造型、逐渐趋于多样化的平面布置效果，此时结构优化设计中，主要工作就是选择与房建功能力学概念、规范要求相符且具备经济性、合理性的结构类型。其中框架、剪力墙、框剪结构十分常见。框架结构的主要受力构件是框架柱、框架梁，能够灵活地进行平面布置，有较大的使用空间和良好延展性，但不具备较强的侧向刚度，受水平作用力影响，较大的侧向变形会产生，一般是在多层建筑中应用，具有良好的经济性优势。但是，因框架结构的梁、柱有很大的截面，所以使用空间会受到影响，一般不在住宅的建筑中应用。剪力墙结构的主要受力构件是钢筋混凝土墙体，特征是有较大的抗侧向刚度和平整的室内墙面等，但无法灵活地进行平面布置，也需要投入很高的造价成本，所以一般是在高层住宅应用[5]。框剪结构的构成部分包含框架、剪力墙，整合了框架、剪力墙的优势，利于较大使用空间的形成，抗水平荷载力较好，一般是在高层办公楼、公寓内应用。结构的优化设计中，要合理的选择结构类型，使选型不当给结构设计合理性造成影响的现象有效的避免。选择结构类型的时候，应该与平面布置、高度、使用功能要求等有机结合，也应从已定结构类型出发，通过更细化的比对，实现最优化的选择。

2.3 重视材料的选择

与工程成本有直接影响的就是建材单价、用量，而材料优化选择也是最直接的结构优化设计手段。选择非结构构件材料时，因自动会严重的影响结构受力，所以要尽量以轻质材料的选用为主，使自重有效减轻，也利于结构构件荷载的减小，能使构件材料用量有效降低。选择结构构件材料的过程中，要注意材料力学特点、经济性等的考量，保障经济合理目标的实现。由于混凝土具有较强的抗压强度和较低的抗拉强度，所以在墙、柱等受弯构件中十分的适应；而钢材有较高的抗拉强度，但不具备良好的抗压性，所以在网架杆件等受拉构件方面相对适用。混凝土的经济性优势相对突出，钢材价格高昂，所以钢混结构中，可通过混凝土强度等级的适当增加、或截面的加大，使钢筋用量有效减少

[6]。与低强度等级的钢筋相比，高强度等级的钢筋价格往往会更高昂，所以在钢混构件的受力钢筋上，尽可能以高强度等级钢筋的应用为主，而构件的构造钢筋中，则可选择低强度钢筋应用。钢筋混凝土有较大的自重和较低的单位效率，钢结构不具备较大的自重且有较高的单位效率，所以钢结构可应用到大跨度楼盖或屋面。

2.4 重视计算模型的优化

结构设计中的计算量较大，而结构计算模型是计算基础。计算模型准确、合理的情况下，才能保障结构设计水平达标。结构优化设计中，应该从计算模型出发。要想确保结构计算模型足够准确、合理，不仅要在空间几何上和建筑呈现出一致性，同时荷载取值准确度、计算假定正确性等也十分的重要。其中与工程成本直接相关的就是荷载取值准确度，所以要精确进行荷载取值，使漏算、重算、多算、错算等现象切实规避掉，也要以荷载规范为依据来进行荷载取值，使擅自放大的现象有效规避[7]。而对于计算假定来说，应该以结构概念为切入点，与结构特点相结合，针对软件计算参数进行合理地设置。结构平面布置要想呈现合理性，很难一蹴而就的就实现，要与多种可能的结构方案有机结合，通过对应的优化、对比等，将最优方案明确好。

3 结语

当前，我国建筑领域已经逐步的渗透结构优化设计理念，意义在于综合、全面考量工程建设中的环境、品质等，进而通过优化设计来提升用户实际使用感。该环节，管理控制结构质量时，要遵循经济适用原则进行结构的优化设计。

参考文献：

[1]许玉玺.房屋建筑设计中结构优化要点分析[J].建筑技术开发,2022,49(13):32-34.

[2]周皓,沈阳.房屋建筑结构优化设计探讨[J].工程建设与设计,2021(12):17-19.

[3]刘晓伟.房屋设计中建筑结构优化设计探析[J].城市住宅,2020,27(11):167-168.

[4]郭巨.房屋建筑结构设计中优化设计的理念探析[J].中国房地产业,2016(1):85.

[5]令小东.房屋建筑结构设计中优化设计的理念探析[J].甘肃科技,2015,31(16):101-102.

[6]朱磊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探析[J].建筑工程技术与设计,2016(25):529.

[7]杨帆.房屋建筑结构优化设计探析[J].城市建设理论研究（电子版）,2015(7):1314-1315.