浅谈房屋设计中建筑结构设计优化的实际应用

顾斌

摘 要：如今的建筑市场中，建设单位要求以最低的建筑成本完成对建筑结构的各项要求，因此，建筑结构的优化设计日益普及，并越来越受重视。本文对房屋结构设计优化的相关概念进行了介绍，阐述了房屋设计中建筑结构设计优化的应用。

关键词：设计优化 实际应用 节能环保

1 房屋结构设计优化的意义

房屋建筑是一项投资巨大的工程，各种结构的优化设计也需要涉及多方面内容，必须考虑各方面的因素。房屋建筑结构的设计优化可以大致分为整体结构优化和局部结构优化两种，建筑结构设计优化主要包括以下内容：（1）对房屋建筑的基本结构进行优化，包括建筑方案的布局及结构形式的选择；（2）对房屋建筑的围护结构、计算参数等进行优化；（3）根据房屋建筑的具体特性，结合整个建造过程，对其资金损耗进行控制，提高资金的使用效率。

随着市场经济的发展，房屋建筑的“商品”属性愈加明显，投资方总希望实现利润的最大化。因此，设计人员不应“闭门造车”，而应掌握整个建设过程，充分利用有限的资源，提高建筑材料和器械的使用效率。根据以往的统计数据，通过房屋建筑设计优化之后，工程损耗可以降低5%～30%左右。因此，建筑结构设计的优化具有非常显著的社会与经济效益，只有采取积极主动的优化态度，才能让房屋建筑更加的经济、实用。

2 房屋结构设计优化详述

2.1 优化概念设计的含义

不同的房屋建筑选择不同的优化方式会带来截然不同的效果，因此，优化设计人员的经验和思想影响着建筑的优化效果，也让优化概念成为了优化设计的基石。优化概念在建筑优化设计方面占据着非常重要的位置，正确概念的提出需要设计人员具有非常丰富的实践经验、具备全面理解建设项目的能力，协调建筑，结构，水，电等专业的能力，以便提出更具针对性和可操作性的优化设计方案。

2.2 优化概念设计的应用

优化概念设计在大方向上把握整个结构优化的脉络，突破各专业的壁垒，只有整体上把握整个优化过程，才能真正实现优化的目的。近年来国内发生的各种地质灾害让房屋的抗震性能受到了社会各界的广泛关注。所以，抗震概念是房屋结构设计优化工作中必不可少的一项内容。由于地震灾害发生的复杂性和强度等级的不确定性，使得抗震计算设计很难准确的进行。而概念设计综合考虑影响抗震性能的各种因素和经济因素，从整体上确保建筑的安全性和经济性。国内不同地区对于房屋的抗震设防要求不尽相同，在实际工作中，设计人员应在满足有关标准与规范要求的前提下，通过概念设计优化技术，结合房屋建筑的实际情况，尽可能减少项目资金投入，实现社会效益和经济效益的双丰收。在建筑结构设计优化工作中，概念设计扮演着领导者的角色，是工程安全的基石。

3 房屋结构的优化方针

3.1 房屋建筑结构形式的选择

建筑物的结构形式从根本上决定了建筑物的造价，因此，结构形式的选择对工程造价的控制至关重要。普通房屋建筑的结构类型大致可以划分为以下几种：（1）剪力墙结构，以混凝土墙板为基础，这种结构形式具有非常显著的特点，自身抗震能力优良，整体性好，能和分隔墙体统一设计，避免梁，柱的外露，满足建筑功能和感官要求，而且钢筋等材料使用数量较低，在高层建筑当中被广泛应用。（2）框架结构，以其布局的灵活性以及造价的低廉性等方面的巨大优势被广泛应用，但其柱，梁结构自身的截面大，抗震能力相对比较弱，且无法避免梁，柱的外露，因此在高层建筑和住宅建筑中的使用受到很大限制；（3）混合结构，这种结构形式充分吸收了两者的优势，并且适当的规避了两者的缺陷，将上述两者有机结合，扬长避短。因此，这种形式在工程建设当中被广泛使用，其兼具优良的抗震性能和对建筑功能的适应性能。

以上三种结构形式，各自存在一些不足和缺陷，但是各自的优点也很突出，因此，在房屋建筑工程实施之前，设计人员应该重视房屋结构优化问题，进行细致的建筑设计方案规划，应用新技术和新理念，从不同的角度对优化方案进行分析和比较，一切从具体项目出发，选择适合项目的优化设计方案。在满足业主要求的前提下，建设出既安全又经济的建筑。

3.2 计算机技术的应用

我们身处在一个信息化的时代，计算机普遍应用在日常生活中，，设计人员可以通过计算機技术的应用来模拟多种情况下房屋建筑的安全性和经济性，根据工程的实际情况进行选择。在房屋建筑优化设计过程当中，很多细节问题在设计时非常容易被人忽略，给房屋建设带来隐患，随着计算机技术的应用，可以避免此类情况的发生，不但可以大幅提高建筑结构设计优化人员的工作效率，也可以为工程建设的顺利进行打下良好的基础。

TBCAD软件在结构优化领域被广泛应用，该软件通过对结构方案的详细分析，给出不同优化设计方案的优缺点，供设计人员进行选择，更全面，有效的完成优化任务。在具体的操作过程中分为两个步骤进行：（1）对建设过程中的各种要素进行整合，综合分析，根据具体项目选择合适的优化方案，以期达到优良的整体结构性能。（2）对结构设计当中使用的构件强度进行优化，尽量使用高强度的建材，如高强度钢筋，高强度混凝土等，以期用尽量少的建筑材料达到结构所要求的强度要求。

3.3 节能环保优化

随着社会的进步，人们的环保意识越来越强，节能环保设计的理念体现在社会的各个方面，房屋建设也不例外，但是节能环保并不是一味的增加投入，而是通过绿色建筑的理念，根据建设项目的实际情况，因地制宜，用尽量少的资金投入，实现建筑物节能环保的功能。首先，应结合工程所处的地理位置、气候条件以及建筑物的实际情况，选择能够保证房屋接受到更为合理的阳光照射和更为顺畅的室内通风的建筑朝向。其次，尽量选择一些相对简单的建筑外形，减少不必要的外挑和内缩，尽量避免与寒风呈90°角，这样在不追加投资的情况下，就能够获得高效的节能效果。最后，在面对阳光一侧，窗户面积应尽可能扩大，数量上也应尽可能的增多；在背光一侧，应尽量减少窗户的数量，这样做的目的是防止热量的过度散失。另外，还要尽可能地提高门窗的保温能力。加装地暖设备和太阳能设备，可以使用无污染且高效率的自然资源，以达到节能环保的目的。

4 结语

综上所述，房屋结构设计的优化是需要从多个方面入手的系统工作，同时安全性、合理性和节能性等多方面问题都应在优化设计中得以体现。设计优化的工作就是要找到一种最佳的组合方式，将建筑物中的各种要素有机融合，在保证安全性的前提下，实现经济效益和社会效益的双赢。房屋结构设计中建筑结构设计的优化要求我们在实践中善于思考、敢于探索，针对不同建筑需求、地理地貌进行差异性选择，以保证优化方案的科学性与可行性。

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