探讨房屋建筑结构设计中的优化技术

摘 要 针对房屋建筑结构设计，在简述房屋建筑结构设计优化作用与重要性的基础上，对房屋建筑结构设计优化内容与重点进行深入分析，并提出结構设计优化方法，以此为实际的结构设计优化提供可靠参考借鉴。

关键词 房屋建筑;结构设计;设计优化

在房屋建筑工程建设中，结构设计为重要内容，对工程建设过程与质量都有很大影响，而单纯的设计也有不合理之处，造成施工与造价等一系列问题。对此，在实际工作中，应重视和做好结构设计优化，通过优化找出所有不足，并加以解决，使结构设计达到预期要求，为后续的施工与使用奠定良好基础。

1房屋建筑结构设计优化作用与重要性

从房屋建筑工程成本控制角度讲，设计优化具有十分重要的作用，但设计优化容易被忽略，或不具备进行优化的能力。

设计优化实际上就是在工程成本控制方面对原设计实施排查，找出设计死角与盲区，并将其排除，并发现差错，对不足予以纠正，减少不安全因素，从而避免成本流失。对原设计当中无价值的、虚高的成本予以剔除[1]。

可将结构设计优化形象地比喻成减肥，减去多余脂肪，实现健美的目标。在设计中增加构件的截面，并增大配筋率，并非完全可以提高结构体系安全度，甚至适得其反，使结构自重增大，导致超筋破坏。

然而，结构设计优化也非简单的挑错，主要是采用交流与沟通方式使设计更加经济与合理。在工程设计优化当中，以结构设计优化有着最大的空间，这是因为结构成本具有很大的离散性与弹性，对成本控制具有重要意义。

2房屋建筑结构设计优化内容与重点

对于房屋建筑工程的结构设计优化，若按优化深度难易程度可分成下列几个层次：第一，对结构体系和建筑基础类型进行和对比、选择;第二，纠正设计人员对相关规范的错误理解;第三，修正建筑结构说明中不合理和不适用的各项条款;第四，改正不科学的钢筋构造;第五，纠正设计图纸中的错误。

对结构的优化并不是单纯将降低成本作为主要目的，而是对结构设计进行改进，使整体都达到最优。采用对不同方案实施选型与经济性分析的方法，为相关决策提供可靠依据;对会对结构造成影响的所有因素开展分析，使技术措施达到统一;调整构件的截面与布置，复核各项计算参数[2]。

对概念设计要予以高度重视，力求在宏观上保证结构安全性，并以力学概念与相关工程经验为依据进行综合判断。

在实际的结构设计优化过程中，应重视下列几方面内容：

（1）保证所选平面与立面的规则性，内收与外挑均不能过大，防止应力突变和薄弱层，使受力始终保持均衡。减少或不设置转换层，特别是高位转换，在同一建筑中，尽可能防止多功能与用途的复杂设计。现在的建筑设计大多重视外观新奇，忽略了成本，也未对抗震等予以充分考虑。当建筑造型较为复杂时，更容易受到地震作用影响，对抗震性能提出更高要求，导致成本增加。此时，应遵循简约即美的基本理念，从根本上摒弃复杂而丑。

（2）使刚度和延性保持平衡。当结构的刚度增加时，其含钢量将变大，这样会使延性变差，使地震作用后的反应明显增大，降低了结构的抗震性能。对于结构延性，其本质在于增强结构抵抗变形的能力，避免结构发生整体破坏。优化中，可采取减少刚度和提高延性的措施来保证抗震性能，并节省钢筋用量。

（3）重视结构体系优化选择，因为结构体系会对造价造成很大的影响，比如对于异形柱框架，其含钢量要比普通框架多很多;又比如短肢剪力墙，其含钢量也比普通剪力墙多很多[3]。

（4）选择适宜的基础形式，现在的房屋建筑可使用很多类型的基础，如独立基础、条形基础、桩基础、筏板基础，不同的基础有着不同的特点，通常以复合基础最为常用，也就是对多种基础进行组合，但要注意，组合种类应避免过大，使基础体系保持简洁。若底板为梁板式，则对基础梁进行计算时，必须对承台予以充分考虑，尤其是在裂缝宽度的确定过程中，梁应取承台边缘弯矩来控制，将承台计算到结构柱边。

（5）地下室顶板也有很多结构形式，其中，采用空心楼盖能减少混凝土与钢材使用量，但其厚度较大，会减小层高。若设计中将地下室的顶板作为建筑嵌固层，则不建议在设计中使用这种结构形式。

（6）对于剪力墙结构，其钢筋用量较大，在整个上部结构中约占60%，以墙柱用钢量的占比可以达到最高，此为优化关键点，内容有墙柱布置、墙柱截面尺寸、墙柱钢筋设置。对于墙柱上的纵筋，若直径超过12mm，则搭接不可使用绑扎。另外，墙体的布置还会对结构经济指标造成影响，设计与优化中应严格遵循强周边和弱中部基本原则[4]。

（7）当柱网较大时，其楼盖的用钢量将增大，相反，会使柱的用钢量增加。基于此，优化中需将梁作为重点，按照强柱弱梁基本原则进行设计，严格控制梁的配筋。一般情况下，梁宽不能超过350mm，当梁宽在350mm以内时，应采用二肢箍，而超过350mm时，应采用四肢箍，使箍筋实际用量增加80%左右。在非框架梁中，上部纵筋以支座负筋与架立筋相结合的形式为宜，尽可能减少搭接。如果梁下部纵筋超过两排，则部分纵筋可不伸入至支座中，且箍筋局部重叠层数应控制在2层以内。

（8）当屋面较大时，建议采用结构找坡的形式，这样能在保证防水的同时，降低荷载，但结构层找坡会使造价与荷载都增加。

（9）对于结构设计说明，它是对软件不包含的内容实施经济性控制，尤其是要重视通用性，因为如果具有太强的通用性，将使设计产生严重浪费。现在的结构说明都有成熟的模板，无论适用与否，均罗列在其中，对设计人员而言，可直接复制。但不同建筑有不同特征，这种生搬硬套的做法是不可取的。

（10）在某些标准图集上，都可以对不合理构造实施更改，比如减少一定量的加腋梁钢筋。在图集上提出的构造要求，虽然具有一定参考性，但很多都没有开展内力试验，因此一味生搬硬套是不合理的。

3房屋建筑结构设计优化方式

3.1 过程优化

即事前指导与事中控制，应与设计同步进行。在方案阶段，主要是对结构体系布置与造型进行合理性认证，对结构进行计算与内力分析，确认是否正确;在扩初阶段，对结构方案进行对比与优化，充分考虑所有关键环节，如地下室布置、基础和结构体系;在施工图阶段，主要是对结构构件设计进行精细化管理，纠正所有不细致与不合理的做法，比如富余过大、配筋不合理、混凝土厚度不合理[5]。

3.2 结果优化

结果优化较为被动，其优化效果相对较差，主要是对设计图纸实施事后复核，根据复核结果提出进行优化的建议或意见，并要求设计单位及时修改。

4结束语

综上所述，结构设计优化对房屋建筑工程的造价控制具有十分重要的作用与意义，因为它能在保证结构合理性与可靠性的基础上，降低造价。在实际的结构设计优化中，应充分关注各项要点，并加强过程优化，保证结构设计优化发挥应有作用效果。

参考文献

[1] 周晖.以异型柱框架为例浅淡房屋建筑结构设计优化技术应用[J].绿色环保建材，2019，（05）：72，75.

[2] 高峰.探讨房屋建筑结构设计的经济性及优化技术的应用[J].工程建设与设计，2019，（06）：13-14.

[3] 朱占期.结构优化技术应用于房屋建筑工程结构设计的研究[J].居舍，2018，（31）：185-186，255.

[4] 陈阳蕾.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略探讨[J].中国住宅设施，2018，（09）：127-128，51.

[5] 李秀芬.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].建筑技术开发，2018，45（06）：9-10.

作者简介

吕迎新（1974-），男，湖南省长沙市人;现就职单位：湖南奉天建设集团有限公司。