房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用

段丽萍

（天津大成国际工程有限公司宁夏分公司，宁夏 银川 750000）

在房屋结构设计中，设计人员要积极应用各种先进的技术方法，对设计方案不断进行优化改进。既要严格遵守相关的设计规范，合理选择结构型式和布局安排，提高建筑基础以及地下室结构设计的科学性，准确确定相关的设计参数。

1 房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用

1.1 提高结构设计安全性

设计人员应当以安全意识作为设计工作的主要方向，提高设计方案的合理性，对结构进行优化。建筑施工当中，钢筋混凝土作为主要材料之一，在设计当中，应当加强对于各种受力结构的控制，比如预应力、裂缝控制力等，加强结构稳定性设计，有效发挥钢筋混凝土的性能优势，从而保证工程质量。钢结构是目前土木工程建筑结构的主要形式之一，在设计工作当中，应当充分考虑钢材的材质和性能，并根据钢结构所布置的位置，对其结构进行十字形或H 型调整，从而提高结构的针对性。

1.2 优化基础结构设计

基础结构设计是建筑设计中的重点内容。设计人员可以通过优化技术的应用来合理选择建筑的具体基础型式。目前在建筑中主要有预制桩以及灌注桩这两大类桩基础型式，在设计中要对建筑上部结构的重量以及地基的承载能力等进行准确的计算分析，并选择相应的桩型结构。在确定好桩基础类型后，设计人员还应对根据土体的承载性能等来设定单桩的尺寸规格、布桩密度等，并优化桩身的强度以及端部的载荷性能，并确保桩基础的受力均匀一致，从而实现提高桩基础整体受力性能的设计目的。

1.3 优化结构布局设计

在建筑结构布局设计中，设计人员要积极应用优化技术，首先对建筑的主体结构进行优化，然后还要注重细部结构的优化设计，从而全面提高建筑造型的美观性以及结构布局的合理性。在设置结构构件时，要与平面的整体布局相协调，并根据其平面的设计功能来确定墙柱构件的布设位置。在结构布局设计中应首先提高结构的稳定性和安全性，在此基础上可以将剪力墙和结构柱的截面面积减小，并根据建筑墙体的宽度来这只结构量。如果在结构设计中需要将结构梁加宽的，设计人员可以采取偏心向房屋的厨卫空间等次要空间的方式来进行处理设计。而在设计建筑的楼梯时，由于应力主要集中于转角位置，因此应采用强度较高的建筑材料来进行承重构件的设计。同时，在设计电梯房时，由于其需要进行多种构件的预埋，且需要进行大量孔洞的预留设置，因此在设计中既要严格按照设计规范来确定孔洞的预留深度以及直径等参数，同时要对楼板穿孔处进行加固，而且要尽可能避免梁柱被管道贯穿。此外随着人们对建筑美观性要求的不断提高，设计人员应注意尽量不采取将梁设置在建筑的厅堂顶部的设计方案，如果受客观条件限制必须将梁设置在厅堂时，则应采取降低梁高等方式来进行优化处理。

2 案例分析

2.1 复旦大学正大体育馆

复旦大学正大体育馆位于复旦大学南区体育中心内，是复旦大学百年校庆主会场，也是复旦大学建校100 周年的重点工程。体育馆的主要设计理念为“海面上冉冉升起的太阳”，寓意着日日向上的复旦精神。体育馆采用钢桁架-索-拱杂交体系。屋盖主体结构采用脊桁架+纵向桁架，次结构采用拉索和飞拱结构。屋盖上空与水平面呈76°斜置的钢拱跨越整个结构，大拱跨度为100m，象征复旦大学百年历史。建筑造型要求上部斜拱尽可能纤细，结构设计时让斜拱承担屋盖20%的竖向力，屋盖结构承担80%的竖向力。结构构件需要通过合理的布置达到受力合理的要求，体现力与美的结合。复旦大学正大体育馆采用拱结构承担部分屋面荷载，拱截面比较纤细，满足建筑造型的需要。屋盖吊索形成琴弦式扇形布置，展现出力与形的轻柔之美。弧形桁架以及次钢管拱作为膜的支架，上覆白色具有较高透光率的PTET 膜材。白天，室外光线透过玻璃纤维膜进入室内，整个场馆被一种柔和、均匀的光线包围，通透而又舒适;夜晚，室内的灯光透过屋顶漫射在夜空中，远远望去像一个冉冉升起的太阳。

2.2 济宁游泳馆

济宁游泳馆地上4 层，地下1 层，结构总高度为23m。屋盖主体呈现连续折板形态，以纵向中轴对称。屋盖纵向长度195m，横向最大宽度102m。侧部六边形蜂窝立面采用方钢管网格结构下包至室外地面，承受竖向及水平荷载，并与屋盖主结构连为整体，使建筑造型直接表现于结构形式。济宁游泳馆屋盖结构的突出特点在于采用“上部主梁分叉形、下部拉索分叉形”的双Y 形张弦梁作为中央屋盖的布置方案。此方案在合理控制跨中挠度的前提下，有效减少了用钢量；且自重和拉索预应力下的反拱值较为合理。此外，游泳馆墙面蜂窝刚架结构在满足建筑造型的同时，也为屋面张弦梁的延伸段提供了立面支撑，改善了结构刚度，增强了自身的面外稳定性，使结构设计与建筑设计完美契合。

3 结语

在建筑结构设计中，通过优化技术应用不仅能够有效提高结构设计的合理性和准确性，为后续的施工建设奠定良好的基础，并为建筑结构的安全稳固提供更加可靠的保障；同时也能够降低建筑的施工成本，改善建筑结构设计的经济性，从而为工程项目创造更大的经济价值。因此结构设计人员应加强对各种优化技术的学习，并熟练掌握计算机等先进的网络信息技术，不断提高设计水平和质量，推动我国建筑行业的现代化发展。