论房屋建筑结构优化设计
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摘要：建筑结构设计是实现建筑物本身功能的关键，人们生活水平的提高对建筑物质量要求也逐渐提升，为了满足人们的要求和建筑物发展的需要，要对建筑物结构进行优化设计，本文主要就建筑结构优化过程中的关键技术问题进行分析。
我国城市人口的大幅增加使得建筑用地变得日益紧张，一些高层建筑得到了迅速的发展，此外，一些轻质材料的开发和新型设计理论的发展以及各种技术的完善为高层建筑的施工提供了必要的基础性保障。
一、房屋建筑结构设计优化的意义
随着我国经济水平的提升，建筑行业也得到了迅速的发展。我国在建筑业中的投入力度逐渐增大，人们对房屋居住的要求也逐渐提高，面对新时期房屋建筑的结构设计问题，人们更多重视的是建筑结构需要满足一定的安全性和功能要求，同时还应该具备一定的美观性和经济实用性。就建筑工程的施工而言，成本最大的是建筑结构造价问题。因此，需要在保证所有建筑功能特点的前提下对建筑房屋进行合理的设计，最大限度的降低工程施工成本。此外，建筑物的优化设计还能够满足社会经济发展的需要，实现建筑物的功能性和安全性。
二、建筑房屋优化设计的理论及要求分析
（一）概念设计优化
建筑房屋的优化设计主要体现在建筑工程施工的三个阶段中，分别是决策阶段、设计阶段以及建设阶段。首先在建筑工程的决策阶段，要对结构优化设计所要达到的目标进行确定，满足建筑功能的基本要求，最大程度的保障建筑物的安全性，进而缩小建筑投资成本。其次，在建筑工程的设计阶段，需要确定施工过程中的每个子系统，同时还应该确定建筑整体结构的优化布局。最后，在建筑结构的建设阶段，将结构优化设计作为主要的建设原则，使每个子系统的建设都能够有规划和组织性，从而为建筑整体布局的实现奠定基础。在整个建筑施工过程中，要对这三个阶段有效规划，使其能够互相补充，互相验证，每个阶段的细节缺一不可。
（二）建立模型
建筑房屋的优化设计需要满足四个基本设计要求，第一个是要满足建筑本身的功能性要求，建筑物作为人们赖以生存的基本环境，其结构设计的最大目标是为了满足人们对物质环境的需要。对建筑功能性的要求不仅仅停留在传统的实用性方面，而是要根据现在人们生活的需要，增加建筑物本身带给人们的舒适感和美观感，提高建筑物本身的协调性，最大程度的满足人们对物质生存环境的需要和要求。第二是建筑物的设计需要满足经济实用性要求，随着市场经济的发展，在资源配置过程中提出了建筑的经济性要求。所谓的经济性主要指的是通过建筑结构的优化最大程度的节约建筑材料和主要的建筑物资源，最终达到减少建设成本的主要目的。此外，由于我国建筑材料比较稀缺，对建筑结构进行优化设计一定程度上能够减少材料的使用量，最大程度的节约建设材料使用成本。建筑结构设计的第三个基本要求是需要满足安全性要求，建筑物作为人们生活的主要环境，其质量和安全与人们的生活紧密相连，因此安全性是结构结构优化的必然考虑因素。如果建筑商一味追求结构设计的优化，忽略了建筑结构的安全性不仅对建筑物本身没有较大的意义，反而会影响到人们的生活甚至是生命，不利于建筑本身功能的发挥。建筑结构设计的最后一个要求是环保性，环保性是经济性之后的一个重要结构设计指标，建筑结构设计中人么可以选用一些品种环保的材料，利用建筑整体布局的环保性来体现可持续发展的理念。对建筑材料的资源进行选用时，为了保障建筑物本身的功能性和安全性，需要尽最大的可能选择一些节能环保性的材料，此外，在结构优化的整体布局中，不仅要强调建筑内部结构的统一性和环保性，同时在进行建筑废旧材料的处理和应用方面也不能忽略建筑物在未来使用的过程中对环境所产生的影响。选用环保性的建筑材料也可以体现结构优化设计的安全性。
三、房屋建筑结构设计优化应注意事项
（一）有效选择建筑结构形式
通常情况下，建筑结构的类别和功能往往决定着建筑的户型，对于类别和功能的设计关键在于两个方面，首先是砌体结构的设计，其次是剪力墙结构。砌体结构作为承重构件与抗侧移构件的主要设计领域，其在平面布置上较为灵活，但是砌体结构的设计不适合设计成跃层结构，受力较大的突兀结构形式会导致墙体出现一系列问题。同时对于门窗的开洞应该保持在两米左右，同时纵向墙体的数量不应该超过三道，采用这种形式的结构设计一定程度上能够减少构造配筋。除此之外，在进行结构设计的过程中还应该加强底部剪力墙框架的设计，建筑底部框架由于抗侧力构件的连续性不强，导致设计中受力不平衡，因此对于建筑物的平面要求比较严格。建筑物的承重墙应该放在框架梁的上方，如果在设计中将其放在框架梁的次梁之上时，需要对次梁和主梁的配筋进一步增加，同时还应该加厚该处的楼板厚度。建筑结构的楼板不能随便的错搭，只能够在楼板上放置一些轻型材料，这样才能够更好的实现建筑物的整体设计。对于建筑物的户型进行设计时，应该将一些大型的房间布置在街面之前，对于一些小型的房间例如厨房或者是卫生间需要放置在房屋的背面，这样方便街面柱网的布置，使其满足设计的基本要求。
（二）对房屋建设的剪力墙进行优化设计
建筑物的剪力墙合理设计一定程度上能够加强房屋整体结构的安全性和建筑物的质量。因此，剪力墙的设计是关键性内容，联肢墙是剪力墙的一个重要组成部分，其主要是通过连梁对各个墙肢进行联结，从而使得墙肢受到一定的约束力。增大连梁的剐度必然会使得建筑结构的地整作用增大，这样就会使得连梁和墙肢的分配内力得到相应的增加，如果适当的增加配筋的数量，也会使得建筑物得到巩固。但是增加配筋会造成建筑材料的浪费，因此，在进行房屋结构的设计过程中，一些设计人员往往会采用窗下墙作为连梁，甚至将连梁设计成街面，或使用刚度较小的弱连梁。为了满足建筑结构的刚度要求，避免建筑结构的变形，应该从应力角度综合考虑，同时考虑建筑结构设计的经济性，对抗侧力的构件进行合理布置。通常情况下，剪力墙的数量越多就会导致建筑结构的抗侧力刚度越大，结构位位移就会逐渐减小，但是建筑结构的抗震能力往往会随着侧力刚度的增加而增大，一定程度上不利于建筑结构造价的控制。因此，剪力墙的设计应该保持其周围比较均匀，要有一定的对称性和分散性，利用设计中的规范性规定其位移。
结束语
房屋建筑的结构设计是一项系统性的工程，同时也是一种比较全面的工作，不仅需要设计者具有丰厚的理论基础，同时还应该具有严肃认真的工作态度，建筑结构的设计应该满足当前情况下人们对生活环境的具体要求，并且能够制定一项具体的施工方案，考虑到建筑功能性和安全性等各个方面的目标要求，以此作为设计标准保证建筑物本身作用的发挥。
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