房屋建筑结构设计的经济性及优化技术的应用

罗莉

（云南建设基础设施投资股份有限公司，云南昆明 650000）

我国经济建设及现代化发展水平的提升，有赖于我国房地产行业的发展，不难发现房地产行业以及建筑行业对拉动我国经济发展有重要意义，提升了人民群众的生活品质。房屋建筑在投资期间，房屋结构优化设计一直是其中的重点，只有从房屋建筑结构的经济性出发，对房屋建筑结构设计进行不断的优化和更新，采取合理的优化技术进行运用，以便实现房屋建筑结构设计的全面优化，促进房屋建筑行业的持续发展。

1.房屋建筑结构设计与经济性间的关系

1.1 房屋建筑结构设计对经济性的影响

房屋建筑大多有同一个公共屋盖，这意味着随着建筑层数的增多，屋盖设计的成本也会降低。而房屋建筑的地基相对来说就显得不同，尽管也是共用同个地基，但随着建筑层数的增多，地基所承载的压力也会越来越大，这时候地基的设计成本就会上升。同理，房屋建筑内部的梁、柱、墙等公用部件，其承载力也会随着建筑层数的增多而增加，设计成本也会因此提高，只是不同构件的设计成本在增加幅度上有所差异。

1.2 房屋建筑用地面积及建筑层数与经济性间的关系

如果并没有考虑到建筑物内部楼层的采光因素，仅对建筑层数以及占地面积进行计算和对比，这样楼层越高，每层的均摊占地面积则会越小，建筑成本就会下降。但实际上，很多房屋建筑在建设中都过于重视楼层以及房屋的采光质量，采光好坏与楼房销售有直接影响。正因为如此，开放商业高度重视采光质量，同时在设计施工中也更加注重加强与临近楼层间距的控制，随着楼层的增加，每层均摊的建筑面积也会上升。可见在房屋建筑优化设计方面，设计人员需要对楼层以及用地面积间的关系进行科学掌控，才能提高房屋建筑结构设计的经济性。

1.3 建筑结构设计、设备与经济性间的关系

现阶段在房屋建筑设计中，需重点考虑和分析排水管道以及电气工程因素，这对能否满足业主的生活需求有直接关系。随着房屋建筑楼层的增加，管道的长度以及电气设备的数量也会随之增加，建筑设备的数量会随着楼层的增加而增多，建筑成本也会上升。

1.4 建筑结构外观与经济性间的关系

房屋建筑结构设计中的首要因素就是安全。如果房屋建筑的安全及质量不达标，无论房屋建筑功能如何也会无人问津，可见房屋建筑结构设计必须要以质量安全为基础。在房屋建筑安全质量控制过程中，需做好建筑外观设计，应以圆形设计、方形设计为主，如此能够保证房屋建筑受力的平衡与稳定。如果建筑的部分方形房屋可以变为圆形设计，就会减少相应墙的面积，如此建筑用料、装修用料也会更少，便能起到节省成本的作用。

1.5 房屋建筑结构设计经济性的强化措施

房屋建筑结构设计的经济性十分重要，为提高房屋建筑结构设计经济性，需考虑以下方面的措施：首先，对房屋建筑工程的设计方案进行综合的评估。房屋建筑企业需对设计方案以及工程造价进行合理的评估，对设计经济性进行合理的控制，以便减少房屋建筑费用，这就需要设计机构提供准确的设计报价，形成经济性指标。其次，灵活设计也能对房屋建筑结构的造价进行有效控制，在设计环节，设计人员应采取合理的设计方法，避免使用标准图进行设计，尽管这样的设计可以减少失误率以及工程设计工作量，但创新性不足，也会影响工程结构的造价。为此在设计工作中，设计人员需采取合理的措施保证房屋建筑结构设计的科学性、经济性及安全性[1]。

2.房屋建筑结构设计优化技术的内涵

房屋建筑结构设计，指的是在设计工作中，突出建筑材料的功能，保证房屋建筑设计中的相关构件与组合间实现相互间的科学配合，以便让房屋建筑工程的结构得到全面的优化。优化后的结构设计，与传统的结构设计相比，可大大提升房屋建筑自身的安全性以及审美价值，更好地满足人民群众对建筑的需求。房屋建筑结构设计的优化还能有效提升房屋建筑工程的经济性，通过对结构组织进行优化可对建筑材料用量进行有效控制，可在降低建筑成本的基础上保证建筑设计方案与决策的科学性，建筑的安全性、抗震性也大大提升，房屋建筑的安全性、实用性、经济性也会得以提升。

3.房屋建筑结构设计优化的原因

在房屋建筑主体中，大约有50%的成本用于建筑材料上，建筑材料所用费用也是整个工程造价中的重要内容。经过大量实践证明，房屋建筑结构设计的优化可节约和降低10%～35%的成本，加强房屋建筑结构设计的优化可全面提升企业的资金周转效率以及经济利润，还能减少建设方投资成本，可见房屋建筑结构设计优化具有很强的经济价值。

根据有关统计显示，工程质量的影响因素中，最重要的就是结构设计方面的问题，因结构设计而引起的事故在所有事故中大约有40%的比例。目前，设计单位的技术水平还有较大差异，其中因为设计质量而一起的返工、停工等情况也是比较常见的。而对房屋结构设计进行优化，能够提高设计质量，可以有效降低工程的风险，还能减少工程在质量方面的缺陷，与当前节约型社会的发展理念是相符的[2]。

4.房屋建筑结构设计优化的基本原则

4.1 安全性

在城市发展及科技水平提升的形势下，我国的房屋建筑技术水平也有了显著提高，对房屋建筑结构设计也有了更高的要求。而房屋建筑结构优化设计可以起到减少工程投入以及节约施工成本的作用，最重要的是还能保证建筑结构的安全性。在房屋建筑结构设计中，如果没有考虑到建筑结构的安全性，而是将节约资金作为结构设计优化的判断依据，这样结构设计优化也就无法发挥出有效的作用，所以房屋建筑结构设计中需以安全性为基本原则。

4.2 功能性

房屋建筑结构设计的优化对于实现房屋建筑的功能性有重要作用。在房屋建筑结构设计优化中，绝对不能以牺牲建筑物内部承压梁的方式来提高房屋建筑的空间范围，更应该关注房屋建筑的功能以及居住的舒适度。特别在现阶段的经济形势下，在选择房屋建筑设计时应尽量满足消费者对房屋建筑的功能性要求，以满足房屋的功能性要求为主才能保证充分地发挥出建筑结构的实际作用。

4.3 经济性

房屋建筑结构设计经济性提升的主要方法就是优化房屋建筑材料。房屋建筑工程属于综合性的大型工程，而且建设中会涉及较多的领域，随着我国经济建设水平的发展，建筑工程在建筑材料上投入的资金也越来越多，导致工程设计中分支资金的使用也受到了限制，需要在满足安全性因素的基础上落实经济性原则，借助选择以及使用节能材料的方法，来对房屋建筑的成本进行控制，并对施工流程进行合理的安排，以便减少成本投入。但是需要注意的是，不能过度迎合经济性原则而导致诱发“豆腐渣”功能，在保证经济性的基础上还需重视安全性以及施工质量才能真正地实现房屋建筑结构设计的优化。

5.房屋建筑结构设计中优化技术的应用措施

5.1 房屋建筑结构前期的优化技术

为保证对房屋建筑结构进行有效的优化，设计人员在设计前期，应针对不同的设计方案进行综合的评估、商讨，在选择设计方案的过程中，需从房屋建设的需求出发，合理的选择和确定设计方案，还需要做好准备工作的分析工作，包括明确各类施工设备的负荷值、设计参数以及建筑材料的选择等。在方案设计前有很多准备项目，也会出现大量的数据资料，为了提高方案设计的合理性，大多需针对这些大量的数据进行分析，但人力计算的方式，在速度以及精度方面还有一定的不足，而且结果的准确性也会受到很大的影响，为解决人力计算上的不足，就可以借助计算机技术对数据进行科学的分析[3]。

5.2 注重数字技术的应用

如今数字技术以及互联网技术得到了迅速的发展，传统的计算分析方法已经落后，为此，在结构设计中的参数分析以及方案设计中可以积极加强数字化技术的应用，提高结构设计水平。比如说，可以借助GAMES软件进行模型的构建，该软件的主要优势就是简单、便捷，而且在混合整数、线性优化等方面也得到了广泛应用。可以发挥出TBCAD等软件的作用，进行建模并对方案进行优化，以便让建筑结构形式可以更直观地展示出来。数字化计算机软件的应用为房屋建筑结构设计的优化提供了重要的工具支持，而且数字化计算机软件在解决各类复杂情况方面也有重要的优势。

5.3 应用概述设计优化技术

针对建筑材料，选择科学的设计方法来保证各个构件间能够进行高效的配合与利用，以便真正地实现结构的全面优化。房屋建筑的结构布置形式具有多样化的特征，而且同个建筑结构中也有多种结构分析方法，在对建筑材料继续设计时，也会随着分析方法的变化而呈现出一定的差异。在优化问题的处理和分析中，仅仅依靠数字化软件是难以满足优化设计的有关要求的，对此进行概念设计有重要意义。而不同的设计人员在经验、能力、素质上会有所差异，对概念设计的理论认知也有一定的不同，需要对设计人员加强培训，不断地提升人员的经验和素质，保证设计人员具备较高的专业能力和素质，从而真正地实现房屋建筑结构设计的全面优化。

5.4 房屋建筑防震安全结构设计

通常来说，延性分支体系是房屋抗震结构系统中的重要内容，保证房屋结构构件间具备良好的延性，有效提升房屋结构的抗震性能，比如剪力墙与延性框架两分体的连接可构造框剪结构。此外，在房屋建筑结构体系中，使用对称、刚度均匀的方式也能有效地降低地震灾害的发生，房屋建筑结构延展性设计对降低地震灾害也有很大帮助。

特大地震中多会同时伴随余震，如果在房屋结构中设置防震线，能够将地震灾害带来的损失降到最低，次要构件可以设置在地震破坏的位置，使用这样的方式起到消耗地震能量的作用，也能对重要构件进行保护。在房屋结构设计中，还应该注重提高防震冗余度要求，同时建立结构体系屈服分布状态，以便有效地降低地震灾害的作用力[4]。对此，在房屋建筑结构设计优化中还需合理地使用防震技术，全面地提升房屋建筑的抗震水平。

5.5 基础设计的优化

基础是整个房屋建筑结构中的基础和根本，基础发挥着承载上部建筑结构的作用，而且还能将重量、受力等分置在周围土地中。一般来说，房屋建筑多以桩基础为主要基础形式，常见的是灌注桩和预制桩。桩基础设计优化指的是在保证房屋工程施工质量的情况下，致力于降低工程的造价，从材料用量、施工进度等方面进行有效的控制。根据上部结构荷载以及实际的地质条件，选择最适宜的桩型，在确定桩型后还需注重提高单桩的承载力，比如提高端部承载力以及桩周土体承载力等。在步桩阶段，需借助桩身材料的强度保证桩基础可以均匀地受力，各桩受力保证与桩基承载力接近。

5.6 地下室结构的优化

地下室结构在整个房屋建筑的总成本中占有较大的比例，对地下室结构进行优化设计也十分重要。在地下室结构设计中需注意以下方面的问题：第一，合理控制层高。在保证满足房屋建筑使用功能的基础上尽可能地降低地下室的层高，可以减少钢筋、混凝土的用量，也能有效地降低维护方面的费用。特别在地下水多的区域，水浮力是基础设计中的重要内容，当水发挥控制作用时，适当地减少地下层高能够减少抗拨桩的数量，并降低底板配筋。第二，地下室结构的水浮力、土压力比较大，侧墙及底板在抵抗外力的过程中也需使用较多的配筋用量，为此设计人员在设计工作中应对结构构件的受力状态进行细致分析，在保证规范计算的基础上落实分段配筋，受力较小部位可设置小的通长钢筋，反之可在局部进行附加[5]。

5.7 建筑、室内、结构的协调优化

在房屋建筑结构设计中，还需保证整个房屋建筑以及室内的合理性、美观性。结构柱、剪力墙也需与建筑平面功能维持一致，在保证结构安全的基础上减少结构柱、剪力墙的截面尺寸。在结构梁布置的过程中需保证与建筑墙体处于同宽，若结构梁宽于建筑墙，可将结构梁偏向次要空间，比如卫生间、厨房等。

6.结语

房屋建筑结构设计与经济性间有着紧密的关系，为此在房屋建筑结构设计期间，应在考虑房屋建筑结构安全性以及功能性的基础上加强经济性的规划。为实现这一目标，就需要加强优化技术的合理应用，实现房屋建筑结构设计的全面优化，借此全面提升工程的施工效果，以便促使工程成本控制目标得到最优化。优化技术在房屋建筑结构设计中的合理运用，对于推动我国房屋建筑行业的持续发展有重要意义。