试析房屋建筑结构设计中的优化技术

张 凡 吕丽娟

(北京交通大学海滨学院，河北 沧州 061199)



试析房屋建筑结构设计中的优化技术

张 凡 吕丽娟

(北京交通大学海滨学院，河北 沧州 061199)

介绍了房屋建筑结构设计优化技术应用的主要内容与原则，结合房屋建筑结构优化设计要求，从钢筋混凝土框架结构、基础荷载、结构计算周期、基础拉梁等方面，阐述了优化设计技术在房屋建筑结构设计中的应用，确保了结构设计的科学性。

房屋，建筑结构，基础荷载，砖混结构

0 引言

建筑业内指出，在对房屋进行建设的时候，整个过程中有着诸多地方需要格外值得注意。例如，房屋的建设质量、造价成本、实用性以及美观性等等。这些要素不仅仅是对房屋建筑建设价值的评测内容，也是现代居住环境的必备要素。为此，房屋建筑需要从设计之初，便将建筑房屋的设计观念进行优化，以此来确保建筑方案得以更好地满足实际需求。

1 房屋建筑结构设计优化技术应用的主要内容与原则

1.1 房屋建筑结构设计优化技术应用的主要内容

我国的建筑业市场面临着残酷的竞争，企业要想在竞争激烈的市场中站稳脚跟，就要平衡好造价控制和客户需求的关系，即不仅能为企业带来可观的收益，而且又能很好满足客户的需要。建筑造价中的重要组成就是房屋建筑结构设计。企业的收益取决于房屋建筑结构设计是否合理。房屋建筑结构设计中优化技术的应用是建立在对房屋建筑结构有较为全面了解基础上的，只有这样才能找到建筑结构设计中存在的问题，才能通过科学有效的方法解决房屋设计中存在的问题，从而实现房屋的经济适用功能。房屋建筑主体结构和子结构的优化设计是应用建筑结构设计技术优化应用的关键。房屋建筑的基本框架是由房屋的主体结构决定的。主体结构的设计出现差池直接对整个房屋的安全性产生威胁，所以要对房屋的主体结构的技术进行优化，与此同时，还要对主体结构的平稳性和协调性根据需要进行调整。此外，房屋建筑结构类型选择、受理情况分析、房屋建筑内外部的布置、屋顶的设计等基础结构都可以应用优化技术。

1.2 房屋建筑结构设计优化技术应用的主要原则

房屋结构在进行设计的过程中，需要做到一方面对设计方法的优化，以此来更好地提高设计活动对材料的使用效率；另一方面，也要让房屋建筑的设计活动得以将安全性、功能性以及美观性体现出来，继而切实地提高房屋建筑的综合效益。针对于这样的需求存在，建筑结构的设计中需要让设计方法本身得以被更好地运用起来。

1.2.1 功能性

建筑结构的设计活动需要将其功能性体现出来，其不能为了提高空间范围而将建筑物内部承压梁去除，其需做到对建筑物安全性能的根本保障，且优化居住环境的舒适度。特别是随着社会主义市场经济的不断发展，消费者在对房屋设计进行选择的时候，其有着更为具体的设计要求，使得设计活动本身的开展难度提高，其不仅仅需要将实用性体现出来，也要将建筑物的美观性与协调性展示出来，继而使建筑结构的设计得以获得更多的认可。

1.2.2 安全性

城市化的发展让城市有着越来越多的建筑，人们的生产与生活都离不开建筑物。而建筑物的安全性将是一切建筑结构设计活动的开展前提，只有保障了建筑物的安全性才能对建筑物的功能性与经济性进行设计。为此，建筑物的安全性是建筑结构设计活动的重中之重。

1.2.3 经济性

市场经济体制下，房屋建筑的结构设计也需要将经济性的要求体现出来，做到对建筑成本的控制，在保障安全性的前提下来对建筑成本有效控制，继而让建筑结构设计的经济性得以获得消费者的更多认可。

2 房屋建筑结构优化设计要求

2.1 房屋基础工程设计要求

众所周知，对于房屋建筑来说，地基基础的重要性是不言而喻的。尤其随着如今房屋建筑高度逐渐增加，其结构难度又变大的情况下，加强基础工程的优化设计就显得十分关键。在进行基础工程的结构优化设计中，应该充分依据和利用地质勘查报告中的信息内容，全面地考虑各方面不可确定的影响因素，从而以适用、安全、准确等要求为原则，设计出较为合理的基础方案。尤其在建筑结构的整体性、耐久性和实用性等方面需要较高标准的规定下，设计人员抓住基础工程的结构优化设计中不容忽视的关键点，就显得非常重要。

2.2 砖混结构设计要求

在进行砖混结构房屋的优化设计时，不可忽视的一个重要环节就是对构造柱的科学选取和合理设计,以确保其满足以下两个方面的要求：一是施工前的荷载；二是竣工后的装饰，两者缺一不可。所以应该根据施工现场情况，选取合适的位置增设构造柱，充分考虑其受力问题，使得通过优化设计的砖混结构，可以更有效地提高其抗震性能，同时又减弱了因砖砌体本身拉结不足而带来的不良影响。

3 优化技术在房屋建筑结构设计中的应用体现

以某地区的房屋建筑工程为例，一栋四层，3.9 m高的白领写字楼，结构形式为钢筋混凝土框架结构，总体建筑面积为7 382.5 m2，长度和宽度分别是67.9 m，21.3 m，抗震设防烈度是8度,冻土深度为1.02 m，结合现场地质环境条件以及各方面影响因素来考虑，借助计算机等工具配合辅助设计，再运用结构优化设计的方法，使得该项目经优化后，无论是造价成本还是质量安全，均得到一定的改善。

3.1 钢筋混凝土框架结构优化设计体现

该项目的结构形式为钢筋混凝土框架结构，通过利用有限元法，并结合结构截面获悉情况：首先从整体结构入手，实行结构受力分析，然后进行结构分解，针对重要的节点局部受力情况进行优化，最后根据一些相关理论和公式，推导计算出钢筋混凝土框架最佳结构设计效果，以满足相关规范要求。

3.2 基础荷载的优化设计体现

由于该项目工程为钢筋混凝土框架结构，且整个建筑的层数只有4层，层数不算多。在进行工程设计之前，根据《建筑抗震设计规范》第4.2.1条的规定，可不必做基础抗震能力的验算的。因此在进行结构优化设计时将风荷载作为设计中不可忽略的考虑因素，这样可以保证基础设计更合理、更稳定。

3.3 工程结构计算周期的优化设计体现

通过对本项目工程概况的了解，得知该工程设计中采用的填充墙体主要以轻质墙体为主。在进行优化设计的时候，保证建筑设计使用年限不变，同时要求针对结构计算周期进行折减计算，乘以相应的折减系数，其取值范围在0.7～0.8，从而达到保障建筑工程质量和正常使用的目的，所以该项优化设计环节是必不可少的。

3.4 工程中基础拉梁的优化设计体现

依据该项目的工程概况，考虑到建筑的抗震效果，因而在进行结构的优化设计时，通常以短柱的形式进行基础部分的设计，而基础拉梁截面高度的确定主要取相邻两个短柱的中心距的1/20位置处。而在实际的建筑工程施工过程中，一般应将基础拉梁设计为最大，进而实现混凝土框架结构和拉梁的正负弯矩均处于同一个状态下，以使工程项目达到安全性、稳定性和抗震性好的目的。

4 结语

要将建筑的功能性设计应用到建筑结构中。同时，也能因操作性较强而被更好地运用到实践建设中去。在这个过程中，房屋建筑的设计需要围绕着其功能性、安全性以及使用耐久度来最大程度地降低建设成本。这就要求我们在对房屋建筑结构设计优化，并且技术应用的结构设计的各个环节，确保结构设计的科学性。因此在今后的设计工作中，应当对房屋建筑结构的设计进行多角度、全方位的分析，进而实现人力和技术的平衡。

[1] 朱葛明.房屋建筑结构设计中常见问题及对策分析[J].科技传播,2014(6):30,34.

[2] 王 璇,王 磊.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].工业设计,2015(5):73-74.

[3] 张 鹏.探讨房屋建筑结构设计中的常见问题[J].中国建筑金属结构,2013(20):84.

Analysis on the optimization techniques in houses building structure design

Zhang Fan Lv Lijuan

(HaibinSchool,BeijingJiaotongUniversity,Cangzhou061199,China)

This paper introduced the main contents and principles in houses building structure design and optimization technology application, combining with the optimization design requirements of houses building structure, from the reinforced concrete frame structure, foundation load, structure calculation cycle, fundamental beam and other aspects, elaborated the application of optimization design technology in houses building structure, ensured the scientific of structure design.

houses, building structure, foundation load, brick concrete structure

1009-6825(2017)11-0052-03

2017-02-08

张 凡(1995- )，男，在读本科生; 吕丽娟(1988- )，女，助教

TU318

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