房屋結構設計中設計優化的運用分析

鄭若飛

摘 要：隨著社會經濟的高速發展，城鎮可使用的土地面積迅速減少，土地價格隨之越來越高，建筑用鋼材、水泥、人工等價格不斷上漲，建筑房屋所耗費的成本穩步攀升，相應的，建設方對于結構成本的要求也越來越嚴格。基于此背景，結合當今節能、環保的綠色主題，對現今建筑市場中房屋建筑的結構設計優化內容，分別從意義、技術問題、應用等幾方面作了淺要分析，以期對建筑領域的發展在理論層面提供一定的參考。

關鍵詞：運用分析；設計優化；房屋結構設計

中圖分類號：TU318.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0052-02

在房屋建筑工程中，結構設計是十分關鍵的一項工作，因為建筑結構設計的水平直接影響著建筑物的安全性、經濟性和適用性。建筑的結構成本在整個工程項目中非常重要，而一項優秀的結構設計不僅可以確保房屋居住、使用的安全性，還可以適當減少建設成本，進而能夠使經濟效益最大化。

房屋建造最初始的工作就是成本的計算，結構成本在整個建筑成本中占據很高比例。對結構設計的方法與技術進行改造、優化，才能有效減少建筑物的結構成本。想要使建筑的全部資源達到最優化的利用和配置，降低建筑工程成本的預算便是其中的重要一環，這還需要業界工作者不斷改進和研究優化建筑結構的設計方法。

1 房屋結構設計優化的內容及意義

房屋結構設計優化可以有效地降低總造價，提高建筑結構的經濟性。在進行結構的優化設計時，與高層住宅相比，總建筑面積更大、層數更多的多層住宅建筑所需占用的土地面積就少了很多，這樣便節約了土地面積，減少了建筑成本，比如，確定合理的構件尺寸、結構形勢和布置等。其中，優化設計房屋的鋼筋混凝土結構體系，一般都是從具體構件與整體布局兩個角度來進行考慮和分析的。然而，建筑層數一旦增多，建筑的總體高度也會更高，那么樓與樓的間距也要相應加大，所占用的土地和層數增加的土地節約量的比例就不相同了，對于想要節約成本的建筑方來說，這顯然是沒有經濟效益的。

利用適宜的設計理念和方法來進行房屋的結構設計是用來滿足現代房屋建筑設計需求的一種主要手段，而整體布局的幾點關鍵因素是建筑物的層高、柱網尺寸、抗側力、體型和構件位置等，而具體的構件主要是布局、強度等級、鋼筋及混凝土的配筋構造等。如果建筑的層數增加，那么基礎的荷載將會大大增加，同時基礎本身也需要增大，這樣便會降低單位面積的造價。

相比于傳統的結構設計，使用結構設計優化的方法來進行建筑工程造價，一般都會降低6%～34%. 合理使用材料性能來對優化方法進行技術性的實現，在體現實用性的同時，還能讓建筑更加美觀，造價方面也可以節約不少，這就是建筑工程設計對安全、適用、美觀、經濟以及便于施工的一般性要求，在符合現今市場對于可持續發展需求的同時，也滿足建筑商對建筑結構有效效益的需求。

2 房屋結構設計中結構設計優化技術的問題

勘察設計不僅是質量的龍頭，更是一個工程的靈魂，要用優秀的設計來創建質量精湛的工程。有很多建筑，不僅它的構件截面適合常規尺寸，布局和結構設計也非常合理，但是目前來講，使用計算機軟件分析工作在設計工作中還是比較薄弱的一個環節。想要利用增大構件截面的方法來改善不僅收不到顯著的效果，反而會加大耗材的成本。優秀的結構工程師，在建筑設計的方案階段，即每一項工程設計的開始，通常會根據專業設計的理論和經驗，先行設計一個最初始的“優化”過程。運用這種模糊的概念設計法，可有效、迅速地對結構體系進行選擇、比較和構思，并且能夠幫助建筑工程師們開拓思想。了解建筑物所需要的空間形式及其形象功能、構造和使用，與建筑工程師們一起討論和確定建筑的總體結構，并明確分體結構體系和總體結構體系的最優受力方案。所得方案往往定性正確、概念清晰，這樣就能省去后期設計階段的煩瑣運算，有著良好的可靠性和經濟性。

3 房屋結構優化設計技術的應用

3.1 遵循結構設計規范

作為現代建筑設計人員，非常重要的一點就是在一種特定的空間內利用概念設計來展示自己的設計思想，用它來確定方案，建設、處理成員和結構，協調好結構與結構之間的關系，以便更好地完成概念設計的整體設計概念。設計師的建筑設計必須建立在豐富的經驗基礎之上，這樣才會出現越來越多的創新設計。在同樣的設計方案之中，即便是某些內部結構設計已經確定的建筑，在結構組成設計上也存在許多不同。對于它的設計理念，也有著許多不同的分析方式，需要有相關工作經驗的工作人員來對其進行處理和判斷，不能通過計算機來完成，且這些處理和判斷都需要在遵循結構設計規范的一般規律前提下，根據自身豐富的工程經驗，得出最終結果。

3.2 房屋建筑結構工程師的參與

在實踐中應用優化設計的方法，是目前來說應用比較廣泛的一個課題，旨在降低工程造價的同時還可以改變其適用性能。在結構設計的優化方面，項目的初步設計、整體設計、抗震設計、房屋改造和各段的設計等方面發揮了巨大的效益。因此，要按照結構設計優化的方法和模型結構優化設計去實踐，但應預先確定建設上的總投資能直接影響總體的計劃。而目前存在很多程序的早期設計者們在建筑階段不參與的問題，主要是建筑師在進行建筑設計時并沒有考慮到結構的合理性與其可行性，而建筑設計的結果對結構設計卻有著直接的影響，某些程序可能會增加結構設計的難度，使得總投資提高。如果在程序的開始可以參與結構優化，那么就可以針對不同的建筑類型，選擇合理的結構和設計，爭取獲得一個良好的開端。

3.3 各單位積極配合協調

設計好的房屋建筑結構要付諸實行時，與建設單位、監理、內裝飾單位、土建總包，還有機電安裝等施工單位和管理單位之間要協調好，共同討論措施與方案，保證施工的順利進行。

這就要做到既接受單位領導的統一安排，又履行好自身所處領域的職責。建筑師參與到結構設計中去，結構設計師參與到具體施工當中去，互相交流，研究出更科學、更有效益的具體優化方案，然后再去具體實施。

3.4 優化概念設計和細部結構

概念設計的應用是在沒有具體數據的情況下，就因為它的不具體、不確定，導致計算總是與現實存在一定差異。所以，在進行設計的時候要用到概念設計的方式。這需要設計人員對運用結構的設計優化有著靈活的思維，以求達到最佳效果。而在設計的過程中，還要注意對于細致部位的結構設計優化，比如，住宅建筑最常用到的細部造型工具飄窗、窗的開啟面積、開啟的方式、扇窗的風格，都會影響到建筑立面的感觀。在選擇飄窗的時候，應該看立面的造型考慮是否有空調的實際使用，選擇合適的窗扇造型和擱板，以達到既美觀又安全的目的。

4 結束語

如今，建筑行業的發展越來越迅速，競爭也越來越激烈。人們對住房質量的要求不斷提高。在這種情況下便有了房屋結構設計的優化，也是建筑商降低成本與競爭的有力武器。在工程項目中，占據很高比例的就是工程造價，因為它能夠產生明顯的經濟效益。因此，通過優化設計的房屋結構可以有效控制整個工程的造價成本。

參考文獻

[1]馬臣杰，張良平，范重.優化技術在深圳京基金融中心中的應用[J].建筑結構，2009（4）.

[2]楊建.談建筑結構的優化設計[J].建筑科學，2009（4）.

[3]辛海虹.結構設計優化技術與其在房屋結構設計中的應用[J].價值工程，2010（27）.

〔編輯：曹月〕

Analytic House Design Optimization of Structural Design

Zheng Ruofei

Abstract： With the rapid development of social economy， urban land area that can be used to reduce rapidly， along with increasingly high land prices， construction steel， cement， labor and other prices rising， the cost of housing construction costs rose steadily， the corresponding ， the cost of the structure-building requirements have become more stringent. Based on this background， combined with todays energy-saving， environmentally friendly green theme， todays construction market for housing construction in the structural design optimization of content， were made to analyze the meaning of light， technical issues， and other aspects of the application， to the development of the construction sector in provide a reference theoretical level.

Key words： application analysis； design optimization； house design