房屋建筑結構優化設計探究范文

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摘要：城市化進程的不斷加快，使得我國房屋建筑越來越多，而人們生活質量的提升，使得其對于房屋建筑的要求也不斷提高，因此要加強房屋建筑的優化設計，以提高人們居住的舒適性、安全性、穩定性。文章主要就房屋結構設計的基本原則和要點進行了論述。

關鍵詞：房屋結構；建筑結構；優化設計

1房屋結構設計的基本原則

在具體的房屋結構設計中要遵循以下幾個原則：首先，構件設計“抓大放小”的原則。建筑結構設計中以“強柱弱梁”、“強剪弱彎”為核心原則，雖然建筑結構體系中包含多種構件，但不同構件所承受荷載的重要性存在差異，結構設計中要充分考慮外力突然襲擊的情況，結構在遇到外力襲擊時，各構件之間雖然是協力抵御的關系，但仍然要維護最關鍵構件結構的完整性，按照結構的重要性進行排序，明確不同構件功能的主次，“抓大放小”以降低損失。其次，要保證安全體系的有效性。房屋建筑結構的安全體系是保證整個建筑整體功能的最后一道防線，因此結構設計要通過層層設防提高建筑整體的安全性。比如應用多肢墻取代單片墻，或用框架剪力墻取代純框架結構等等。最后，建筑結構體系要遵循剛柔并濟的原則。結構硬度越大，其變形能力就會越差，在受到大型破壞力作用后，房屋結構的局部位置結構會先受到損傷，最后整體結構受到破壞；而建筑體具有相當大的柔軟性，雖然可以消除一部分外力，但也無形中增加了建筑物的形變量，因此房屋結構體系的設計要遵循“剛柔并濟”的原則，以保證建筑結構的穩定性。

2房屋建筑結構的設計要點

房屋建筑結構的設計要點包括以下幾個方面：

2.1確定合理的優化參數

首先要選擇合理的設計變量參數，包括可能會對建筑結構產生影響的目標控制參數、約束控制參數等等，將其作為設計變量進行綜合優化；還要考慮其它對建筑結構設計影響較小的參數，這類變量參數可能會對局部設計產生影響，設計過程中可通過預定參數來表示，以減少設計工作量及編程工作量，提高設計工作效率及工作質量。其次，確定目標函數。優化建筑結構充計前要由多個建筑設計方案中選擇一個合理的截面尺寸設計方案，計算失效概率，最終確定出性能最佳、成本最低的設計方案。最后，確定約束條件。房屋結構優化設計要以結構的穩定性、牢固性為基礎，因此精確的約束條件是優化設計的重要步驟。約束條件包括應力約束、強度約束、結構尺寸約束、結構體系約束等，綜合的考慮所有約束條件，并將其與實際情況做比較，優化設計方案，使得所結構設計方案可滿足所有約束條件。

2.2合理優化建筑主體結構設計

建筑主體包括剪力墻、剪力墻的暗柱、砌體結構、基礎結構等幾個方面。首先，剪力墻設計是整個建筑工程結構優化設計的前提，只有保證剪務墻的整體質量才能保證房屋結構的穩定性，避免各類外力侵害房屋時破壞剪力墻結構，并保證施工人員的人身安全。剪力墻結構中還包括暗柱部分，且暗柱是剪力墻結構的主要組成部分，因此要合理設置暗柱，以保證剪力墻結構的綜合穩定性，避免房屋建筑整體抗壓性能受到威脅。其次，砌體結構。砌體結構的布置方式復雜多變，其主要作用是抵抗側向位移及承重，因此要對砌體的平立面結構進行優化，保證建筑具有規則的外形，抗側力構件平面可按規則對稱布置，沿豎向均勻改變側向剛度；還要注意優化門窗的開口尺寸，以提高建筑結構的穩固性。最后，基礎結構優化。房屋建筑結構地基基礎部分是影響建筑高度及建筑安全性的決定性因素，因此要優化基礎設計，對比多個方案確定最佳的基礎形式及設計方案。設計樁基礎時要充分勘察施工現場的地質情況及水文情況，通過計算確定合理的基礎埋深及選型，確定合適的樁基類型。

2.3給排水結構的優化設計

建筑結構的給排水房間通常存在較多的機械處理設備，針對這部分結構的設計要求其荷載強度更高，因此要盡量將水泵設置于地下室內。給排水房中包含了種類繁多的各種管道，要根據工程實際情況確定合理的預留孔尺寸，針對穿孔位置要做好加固處理。如管道系統需要穿過承重墻，則要根據模型計算評估穿墻管道是否會破壞結構的承載力，視情況對承重墻進行加固處理，以保證建筑結構與管道系統的協調性。設計過程中為提高施工的便利性，要盡量避免管道繞柱的情況，還要有效的降低水平方向的管線貫穿柱、梁體結構部分出現變形的概率。優化設計過程中可應用BIM軟件中的管道碰撞檢測功能，利用軟件進行管道碰撞檢測，以提高建筑結構設計的合理性，提高工程建設質量。

3結語

總之，建筑結構的優化設計是保證房屋建筑結構舒適度、安全性及經濟性的重要措施，設計人員首先要做好前期規劃工作，之后對建筑主體、排水系統等進行全面優化，之后再優化建筑結構設計模型，將安全工作妥善落實到位，從而最大限度提升房屋建筑結構的經濟水平、安全水平，為住戶提供一個健康、優質的居住環境，促進我國房屋建筑設計行業的可持續穩定發展。

參考文獻

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作者：孟睿君 李葉 單位：鄭州工業應用技術學院