房屋建筑结构设计的经济性及优化技术

赵晋鹏 山西晋建房地产开发有限公司

1 前言

房屋建筑结构设计作为建筑建设的核心内容，对其加以优化和调整，一方面可为企业获得更多的经济效益，促进企业长远发展，另一方面也能满足人们的生活需求，提高生活质量。设计人员应加大该方面的研究和分析力度，科学规划房屋建筑结构，选择合适的优化技术，以深化房屋的建设价值。

2 房屋建筑结构设计优化技术的概念

房屋建筑结构设计优化是通过发挥建筑材料性能，实现建筑结构紧密连接的一种有效方式，其能够对建筑结构进行优化调整，提高房屋建筑质量，保证房屋结构的稳定性。房屋建筑结构设计优化一方面可以解决施工中存在的病害问题，维护房屋结构的稳定性和安全性，另一方面也可做好内部空间的优化和调整，丰富房屋功能性，满足人们的审美需求。再者，房屋建筑结构设计优化也在一定程度上满足了经济性指标要求，通过结构优化降低资金成本支出，完善建筑结构抵抗性能，减少不良因素的影响，加强房屋建筑美观性、实用性和安全性，并在此基础上促进建筑企业的可持续前行。

3 房屋建筑结构设计与经济性的关系

3.1 结构与层数间的经济性关系

不管房屋建筑规模如何变化，屋盖结构和基础结构只有一个，所以在层数增多的情况下，屋盖结构的设计成本将会逐渐减少。而层数的增加，也使得基础结构的承载压力增加，为维持基础结构稳定性，保障房屋建筑安全性，需要规划设计的支撑结构也会增多，设计成本相应的有所增加。由此可知，屋盖与层数间存在反比关系，基础结构与层数间为正比关系。

3.2 占地面积与层数的经济性关系

如果不考虑房屋建筑内部光线质量，占地面积与层数之间是存在反比关系的，也就是说层数的增加，占用面积比例将会缩小，相应的成本也会得以更好的控制。但在实际作业中，不能忽视光线质量的重要性，人们在挑选房屋时，首先注意的就是室内光线质量，如果光线效果不佳，该建筑的销售率会相应的下降。所以在房屋建筑结构设计优化中，就有必要将朝向、间距等影响因素展开综合考量，以提高房屋建筑的销售率，加强实用性和经济性，这就使得建筑层数与占地面积间生成正相关关系。层数越多，为维持内部空间视觉效果，面积也会有所变化，成本支出也将随之增加。

3.3 结构设计与建筑设备间的经济性关系

房屋建筑结构设计中，要考虑给排水管道、电气工程设备等内容，这些设备的合理使用对于房屋建筑功能性的发挥有重要作用。房屋建筑层数的增加，相应的设备数量也会增多，采购和维护成本自然也会增加。

3.4 外观与经济性的关系

建筑结构设计中，外观设计应从安全性和美观性两方面综合考量，不满足一方要求，都难以保证房屋建筑的销售，并造成一定的经济损耗。一般情况下，房屋建筑结构设计中，外观形态以圆形或方形为主，这样的结构形态便于进行外观装饰，提升房屋建筑的美观性和稳定性，延长房屋建筑的使用寿命。而将部分方形结构转变成圆形，还可缩减墙体的装饰面积，节省更多材料和成本，在保障外观美观性的基础上，达到节约的目的。

4 建筑结构设计优化方法的应用

4.1 整体与局部优化

房屋建筑结构优化中需要考虑的内容较多，为增强优化效果，应从以下几方面进行综合分析：

其一，考虑安装、结构、设计等子系统及相关联体系间的关系，优化设计要完全依照这些结构关系展开改进和调整，以保证力学传递的合理性与可靠性，防止因重力或应力的不均衡变化引起事故问题，降低工程损耗。

其二，在房屋建筑结构设计优化中，材料配件的优化也是需要考虑的重点内容，这不仅是改进房屋建筑结构质量的关键，也是增强结构稳定性的重要手段。另外，在房屋建筑结构设计优化中，还可通过立体模型的构建完善整体结构，改善设计方案内容，提高建筑质量。而在模型构建中，还需要关注的重点内容有：一是设计变量的科学选择。设计变量选择的科学性会直接影响后期工作量，可有效降低工作压力和难度，节省更多时间。二是目标函数的确定。目标函数的确定是从众多满足相关条件的参数中选择最优解。如果选择过程中，已经确定约束条件，如强度、尺寸或应力指标，要结合这些约束条件对目标函数加以分析，保证房屋建筑结构的设计效果。

4.2 主体上部结构的优化设计

主体上部结构包括剪力墙、砖混结合、框架结构这三部分，在对其实行优化设计中，需要考虑的内容有：首先，剪力墙结构优化设计应考虑平面形心和结构重心，注重两者重合性。这就要求设计人员选用科学的计算方法获取精准数据，满足重合设计的要求。

图1 砖混结构设计

其次，在砖混结构设计中（如图1），应将重点放在承重墙的规划上，对其存在的大洞口实施科学处理，防止因洞口过多破坏承重墙性能，引起意外事故的产生。构造柱与墙垛的设计要求设计人员对施工工艺及相关规范要求加以了解和掌握，注重设计的合理性，减少质量问题的出现。

图2 框架结构设计

最后，在框架结构的优化设计中（如图2），需考虑柱间距与柱网布置的合理性性与否，确保柱结构刚度和承载能力，优化房屋建筑结构的抗震性能。设计人员可以根据实际框架对柱截面和架梁截面大小随时优化处理，确保柱和梁的中线高度重合。设计人员可以将框柱设计在楼梯间四角位置，使结构抗倒塌能力增强。

4.3 细节优化处理

在细节优化处理上，需要对房屋建筑结构设计中各项指标参数实施严谨核算，有效控制误差值，保证房屋建筑结构性能，满足细节优化处理要求。做好细节优化处理，实现房屋建筑结构的深层次分析，从而避免开裂、断裂等问题的产生，维持结构的稳定性，保障房屋建筑的整体质量和安全性。

4.4 结构协调性的优化

协调性处理也是房屋建筑结构设计优化中需要重点注意的内容，协调处理不单单是对结构间的协调，增强连接效果，也是减少错位情况的发生，是对结构件的力学特性加以调整，保持力传导的均衡性，以提升建筑结构的稳固效果。同时协调处理还可解决建筑与平面间的不良关系，降低两者间的突兀性，做好结构的合理保护。尤其是在墙、柱等支撑结构上，需在维护建筑平面功能的同时，对其实施协调处理，全面发挥结构的性能。

4.5 优化设计方案确定

优化设计方案编制应做到全面性、综合性，注重方案可行性、合理性，同时做好方案的审核与下发，保证优化设计内容的有效落实。在房屋建筑工程建设中，对人力、物力、财力的需求量较高，如果不加以控制，就容易造成资源、资金的过度损耗。结构设计优化，做到了对人、物的优化和调整，在完成工程建设指标的同时，降低不必要的浪费和损耗，维护了工程的最终效益。因此，在房屋建筑结构优化设计中，一方面要对经济性和技术性展开综合考量，找到两者间的平衡性，采取有效措施手段解决两者存在的矛盾和弊端，保障后续建设工作的顺利落实。另一方面则需考虑技术本身的经济价值，并根据房屋建筑要求，科学选材，优化技术性能，以强化房屋建筑设计效果，深化总体价值。

5 结束语

房屋建筑结构设计中，明确结构间的经济性关系，并根据这层关系科学开展优化设计工作，可有效维护房屋建筑结构的稳定性和安全性，控制不良因素带来的影响，为人们生活提供科学保障。再者，优化设计也能够实现房屋建筑建设成本的管理和控制，在改善房屋建筑功能性的基础上，降低资金成本损耗，增大建筑企业的经济效益，在为人们营造良好生活空间的同时，推动现代化城市的稳定发展。