浅析房屋建筑结构设计中如何应用优化技术

段风开

摘要：在建筑工程的成本中建筑结构的造价占有较大的比例。建筑结构的优化设计可以实现可观的经济效益。为此，建筑结构设计人员在实际的协作中，应加强沟通，精心设计。应用优化技术，选择合理的建筑结构设计方案。降低建筑工程的成本。

关键词：房屋建筑；建筑结构设计；应用；优化技术

前 言

当前，随着我国经济快速发展，在建筑方面的投入不断增加，同时为了满足人们居住条件及生活环境要求的愿望。建筑工程结构设计的基本要求在于建造的建筑结构应具有一定的功能性、安全性、耐久性。同时还要求具有一定的经济性、美观性和便于后期施工等几个方面的特点。而本文所讲的建筑结构优化设计是在满足以上基本要求下作的更进一步、更为合理地建筑结构设计，使建造的建筑工程不仅能够满足造型美观、结构安全以及经济合理等方面的实际意义，能够为广大民众提供一个良好的生活居住环境。

一、房屋中建筑结构设计优化技术的内容

房屋建筑结构的优化设计内容由房屋结构总体的的优化设计以及房屋分部结构的优化设计两部分组成。其中房屋分部结构的优化设计又包括有：基础部分的结构方案的优化设计、主体部分的优化设计、屋盖系统的优化设计、围护结构的优化设计以及结构细部部分的优化设计。对以上方面的优化设计还包含有结构的选型、结构的布置方式、结构构件的受力分析、成本控制等内容。建筑结构优化设计首先应是在满足设计规范以及使用要求前提下，结合房屋建筑设计的实际情况，围绕其经济效益目标进行的优化设计。

二、房屋建筑结构设计与经济的关系

1.房屋建筑结构设计层数与用地的关系 ：在 多层或高层住宅建筑中，房屋建筑的总建筑面积是各层建筑面积的总和。如果层数越多，单位总建筑面积所分摊的占地面积就越少。但是随着层数的增加，房屋的总高度也随之增加，房屋与房屋之间的间距也必须增大。因此，房屋建筑的用地节约量与建筑层数的增加量并不按正比例递增。

2.房屋建筑结构的分部设计与造价成本的关系 ：建筑层数对单位建筑面积造价的成本有直接影响，但影响程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分，由于建筑物共用一个屋盖，所以这部分设计并不因层数增加而使屋盖的成本增加。反之，屋盖部分的单位面积造价成本随建筑物层数的增加而明显下降。基础部分，建筑物各层共用基础部分，随着层数增加，基础结构部分受到的荷载加大，必须加大基础的承载力，提高基础部分的造价成本。虽然基础部分的单位面积造价成本随层数增加而有一定程度的降低，但是不如屋盖成本下降那样显著。承重结构构件，墙、柱、梁等构件，随层数增加而需要增强其承载能力和抗震能力，从而使这部分分部结构的单位建筑造价成本有所提高。

3.高层房屋建筑结构设计与经济的关系： 房屋的层高直接影响房屋的造价，随着层数的增加，墙体面积和柱体积增加，会增加结构的自重，同时需要提高基础和柱的承载力，并且给排水管线以及电气设备管线需加长。降低建筑物的层高，不仅可以节省材料、节约能源，更有利于建筑的抗震，节省造价成本。降低层高同时可以减少建筑总高度，缩小建筑物之间的日照距离，可以有效的节约用地。

4.房屋建筑结构的体型设计与经济的关系： 在相同建筑面积的情况下，平面形状不同的建筑，外墙周长系数也不相同。平面形状越接近方形或圆形，外墙周长系数越小。外墙使用的砌体、内外表面装修材料用量减少，受力性能稳定，会降低造价成本。通常单体建筑的平面形状选择矩形。

三、优化技术在房屋建筑结构设计中的应用

1.概念设计优化技术与建筑结构的设计

对于同一建筑方案，可以有许多种不同的结构布置方案设计；对于已经确定了结构布置方案的建筑物，假使在同类荷载作用情况下也有不同的分析方法；不同的设计人员在分析过程中选用的设计参数、材料、荷载的取值标准也是不惟一的；对建筑细部的處理不同的设计人员更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，需要依靠设计人员作出判断。而做出这些判断，设计人员需要在结构设计的一般规律指导下，参考工程实践经验，这便是前面所说的概念设计。

2.概念设计优化要处理的是实际建筑设计中的复杂问题

概念设计优化所要处理的问题是复杂的。但概念设计的最终目标是希望通过选用概念设计，建筑结构能抵抗各种不期而遇的外部作用因素，在外部因素的作用下不受破坏，或是将破坏程度降至最低。因此，分析如何应对建筑物可能遭遇的各种不确定的复杂因素成为概念设计的重要内容。这些不确定性因素中，以地震作用比较常见，活动没有规律，最为复杂，破坏性也最大。在设计过程中应该充分的考虑到地震作用，采取一些有效的抗震措施，尽量避免一些不利于抗震措施实施的举措。

四、房屋建筑结构优化技术的应用需注意的事项

1.房屋建筑结构优化技术的应用需注意到前期的参与

前期方案的确定会直接影响建筑项目的总成本，而目前普遍存在前期方案确定中结构优化设计技术并不参与其中，以致相关设计人员在进行房屋建筑结构设计时往往会不注意建筑结构的合理性和可行性，这样的建筑结构设计结果会对结构设计造成直接的影响，，增加了结构设计的困难度，并且增加了房屋建筑结构设计的成本。

2.注重细部优化

2.1 在注重整体设计的同时，也应加强结构基本构件的精细设计。比如现浇板设计中尽量划分矩形板块，这样既达到合理受力的目的，也避免出现拐角裂缝。

2.2 随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合，在具体的优化设计过程中，优化设计实际上已由一个工程实践问题转化为一个数学问题。因此，工程设计人员应加强自身基于计算机技术的优化设计分析。

五、结束语

房屋建筑结构设计的主要目的是要保证所建造的建筑物的功能性、安全性，以及耐久性。能够在规定的使用年限内满足各种功能的要求，同时做到最大限度的节约资金。在建筑工程的成本中建筑结构的造价占有较大的比例。建筑结构的优化设计可以实现可观的经济效益。为此，建筑结构设计人员在实际的协作中，应加强沟通，精心设计。应用优化技术，选择合理的建筑结构设计方案。降低建筑工程的成本。

参考文献：

[1]罗福年，张慧英，杨军.建筑结构概念设计及案例[m].北京： 清华大学出版社，2003.

[2]肖燕武.浅谈建筑结构设计的安全度[J].科技创新导报，2007，35：107.