房屋建筑结构设计中优化技术探讨

【摘要】针对房屋建筑结构设计中存在的问题，进行综合分析，并结合房屋建筑工程实例，简要介绍了建筑结构设计优化技术的主要特点，提出优化技术在房屋建筑结构设计中的应用要点，取得良好效果，希望能够为有关人员提供一定的借鉴与帮助。

【关键词】房屋建筑；结构设计；优化

【中图分类号】TU318

【文献标识码】A

随着我国城市化进程的加快，城市人口急剧增加，加剧我国城市土地的寸土寸金的情况，增加建筑建设单位的经济压力，建筑施工单位要想低投入高回报就需要重视优化房屋建筑结构设计。随着国家宏观调控国民经济，积极号召四节一环保，建设方和设计院应积极响应，在保障房屋美观的前提条件下，对房屋建筑结构设计进行优化，从而实现降低资金成本投入的目的。

1、优化设计的原因

房屋建筑主体中，50%的成本通常花费在混凝土、钢筋、砌体等建筑材料中，并且该部分费用也是组成工程造价的主要内容。实践表明，通过对结构的优化大约可有效降低总成本的10%～35%，对于大型建设工程，该部分费用风险较低，且资金数额通常较大，因此，开展结构优化设计不仅可以提高企业的资金周转率和利润，而且可以降低建设方的投资成本，具有巨大的经济价值。据不完全统计，影响工程质量的主要因素为结构设计问题，约占总事故原因的40%。目前，各设计单位技术水平存在一定的差异，因设计质量造成工程项目返工、停工等现象十分常见。通过科学、合理的优化设计，可提升设计质量，并且在降低工程风险，避免质量缺陷等方面发挥着重要的作用，可以在降低非必要投资的条件下提高工程项目品质，符合创建节约型社会主题。

2、房屋建筑结构设计优化的原则

2.1安全性

随着我国经济水平的不断提高，人们日渐重视日常居住环境，同时居住安全性也是不可忽略的重要问题。近几年，少数建筑施工单位在施工过程中不严格按照要求使用符合规定的建筑施工材料，大大增加房屋建筑的安全隐患，严重威胁使用人员的财产安全与生命安全。就事实而言，对经济效益过分地追求，及容易导致对房屋建筑中危险因素视而不见的情况，严重时会加剧经济损失，因此在房屋建筑结构优化过程中需要重视房屋建筑的安全性。

2.2功能性

房屋建筑的功能性可通过优化设计体现，在优化过程中，不能以除去建筑物内部承压梁的形式提升空间范围，房屋建筑的功能和居住环境的舒适度是优化设计的重要原则，尤其是在目前的经济条件下，对房屋设计进行选择时，消费者有更加具体的功能性要求，只有在满足房屋功能性要求的条件下，建筑结构才能发挥它的实际价值和作用。

2.3环保性

近几年，人们日渐重视绿色环保理念，牢固树立环保意识，而房屋建筑属于耗能高的一项产业，会产生大量的废料，消耗大量的能源资源，因而环境保护更为迫切。现阶段，我国只有极少数的设计师在房屋建筑结构设计中注意到环保问题，其他均处在解决经济效益与安全隐患排除等层面中，不能充分体现绿色生活的理念。在房屋建筑结构设计优化过程中，设计师既需要改良房屋建筑结构，又需要避免环境污染与建筑材料浪费等问题，以实现房屋建筑行业旷绿色可持续发展。

3、房屋建筑结构设计优化技术的应用

3.1结构体系的优化

现代建筑的功能和造型具有一定的复杂性。结构体系的优化主要是指在满足建筑功能及造型的要求，满足规范要求的前提下，通过合理的结构布置来合理地节约工程造价。结构体系对造价的影响很大，应加强重视。应根据建筑功能合理选择结构体系，应选择比较规则的平面和立面方案，尽量避免或少出现平面及立面竖向不规则的结构布置。

3.2加强数字技术应用

随着数字技术尤其是计算机的快速发展，传统的计算分析和图纸逐渐被数字化技术取代，在结构设计参数影响分析和快速设计结构方案时，数字化技术表现出了良好的适用性与可靠性。例如，可利用GAMES软件构建模型，该软件具有操作简单、处理快捷等优点，并在混合整数、线性及非线性优化方面有广泛的应用价值。另外，可利用TBCAD等软件进行科学、有效的建模分析和方案的优化，从而更加直观、准确地展现建筑结构形式。数字化计算机软件为处理结构优化设计的必备工具，在处理复杂情况时体现出了较强的使用功能。

3.3节能设计优化技术应用要点

现阶段，可持续发展理念已经深入各行各业，特别是在建筑行业当中，节能优化技术的运用，能够减少施工材料的损耗和浪费，同时节省大量的施工费用。一般情况下，设计者可以从施工能源利用角度来分析，科学选择建筑施工材料，并根据房屋结构特点，做好预算工作，结合工程经济效益，确定最终的房屋建筑工程结构优化方案。剪力墙设计作为房屋建筑工程结构设计重点，在优化建筑工程剪力墙结构时，设计者要特别注意以下问题：（1）保证建筑工程剪力墙高度符合相关规定。（2）在地下室顶板位置，要加强剪力墙嵌固，即使在地震条件下，房屋建筑工程结构不会受到任何影响，并做好相应的边缘约束。（3）做好暗柱设计工作，明确剪力墙的暗柱位置，暗柱作为房屋建筑工程剪力墙的重要组成，不但会影响剪力墙的可靠性与安全性，而且严重影响房屋建筑的抗压性。

3.4建筑、室内、结构协调的优化

结构设计时应保证房屋建筑及室内的美观性、合理性。结构柱及剪力墙要与建筑平面功能保持一致，在保证结构安全的前提下，尽量减小结构柱及剪力墙的截面尺寸。结构梁的布置应尽量和建筑墙体同宽，结构梁比建筑墙宽时，应将结构梁向次要空间偏心，如厨房、卫生间等。商品住宅對建筑1层大厅的美观要求越来越严，受到建筑企业的重视，在大堂顶位置，应避免布置梁，无法避免时尽量将梁上反或减小梁的高度。

结语：

在房屋结构设计中，应用优化技术不仅可有效提高建筑物耐久性、安全性以及功能性等特征，而且可以在满足人们对多样化居住需求的条件下，提升房屋的经济性与美观性，并降低房屋建筑的建设成本。因此，设计人员在进行结构优化时，应结合自身经验充分利用优化技术确定科学、合理的方案，尽可能地降低资金（成本）投入，提高项目经济性能。在实际工程应用中，虽然结构优化设计还存在各种各样的困难，但是经验越丰富的设计人员应利用现有技术方法和经验推动结构优化设计的进一步发展。

参考文献：

[1]叶菁.探析房屋建筑结构设计中的优化技术运用[J].居舍，2019（09）：79.

[2]柴红杰.探析房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J].中国住宅设施，2019（02）：6-7.

[3]苏博.房屋建筑结构设计优化技术分析[J].科技经济导刊，2019，27（06）：65.

作者简介：

薄纯杰，烟台市建筑设计研究股份有限公司，山东烟台。