試析房屋建筑結構設計中的優化技術

張 凡 呂麗娟

(北京交通大學海濱學院，河北 滄州 061199)

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試析房屋建筑結構設計中的優化技術

張 凡 呂麗娟

(北京交通大學海濱學院，河北 滄州 061199)

介紹了房屋建筑結構設計優化技術應用的主要內容與原則，結合房屋建筑結構優化設計要求，從鋼筋混凝土框架結構、基礎荷載、結構計算周期、基礎拉梁等方面，闡述了優化設計技術在房屋建筑結構設計中的應用，確保了結構設計的科學性。

房屋，建筑結構，基礎荷載，磚混結構

0 引言

建筑業內指出，在對房屋進行建設的時候，整個過程中有著諸多地方需要格外值得注意。例如，房屋的建設質量、造價成本、實用性以及美觀性等等。這些要素不僅僅是對房屋建筑建設價值的評測內容，也是現代居住環境的必備要素。為此，房屋建筑需要從設計之初，便將建筑房屋的設計觀念進行優化，以此來確保建筑方案得以更好地滿足實際需求。

1 房屋建筑結構設計優化技術應用的主要內容與原則

1.1 房屋建筑結構設計優化技術應用的主要內容

我國的建筑業市場面臨著殘酷的競爭，企業要想在競爭激烈的市場中站穩腳跟，就要平衡好造價控制和客戶需求的關系，即不僅能為企業帶來可觀的收益，而且又能很好滿足客戶的需要。建筑造價中的重要組成就是房屋建筑結構設計。企業的收益取決于房屋建筑結構設計是否合理。房屋建筑結構設計中優化技術的應用是建立在對房屋建筑結構有較為全面了解基礎上的，只有這樣才能找到建筑結構設計中存在的問題，才能通過科學有效的方法解決房屋設計中存在的問題，從而實現房屋的經濟適用功能。房屋建筑主體結構和子結構的優化設計是應用建筑結構設計技術優化應用的關鍵。房屋建筑的基本框架是由房屋的主體結構決定的。主體結構的設計出現差池直接對整個房屋的安全性產生威脅，所以要對房屋的主體結構的技術進行優化，與此同時，還要對主體結構的平穩性和協調性根據需要進行調整。此外，房屋建筑結構類型選擇、受理情況分析、房屋建筑內外部的布置、屋頂的設計等基礎結構都可以應用優化技術。

1.2 房屋建筑結構設計優化技術應用的主要原則

房屋結構在進行設計的過程中，需要做到一方面對設計方法的優化，以此來更好地提高設計活動對材料的使用效率；另一方面，也要讓房屋建筑的設計活動得以將安全性、功能性以及美觀性體現出來，繼而切實地提高房屋建筑的綜合效益。針對于這樣的需求存在，建筑結構的設計中需要讓設計方法本身得以被更好地運用起來。

1.2.1 功能性

建筑結構的設計活動需要將其功能性體現出來，其不能為了提高空間范圍而將建筑物內部承壓梁去除，其需做到對建筑物安全性能的根本保障，且優化居住環境的舒適度。特別是隨著社會主義市場經濟的不斷發展，消費者在對房屋設計進行選擇的時候，其有著更為具體的設計要求，使得設計活動本身的開展難度提高，其不僅僅需要將實用性體現出來，也要將建筑物的美觀性與協調性展示出來，繼而使建筑結構的設計得以獲得更多的認可。

1.2.2 安全性

城市化的發展讓城市有著越來越多的建筑，人們的生產與生活都離不開建筑物。而建筑物的安全性將是一切建筑結構設計活動的開展前提，只有保障了建筑物的安全性才能對建筑物的功能性與經濟性進行設計。為此，建筑物的安全性是建筑結構設計活動的重中之重。

1.2.3 經濟性

市場經濟體制下，房屋建筑的結構設計也需要將經濟性的要求體現出來，做到對建筑成本的控制，在保障安全性的前提下來對建筑成本有效控制，繼而讓建筑結構設計的經濟性得以獲得消費者的更多認可。

2 房屋建筑結構優化設計要求

2.1 房屋基礎工程設計要求

眾所周知，對于房屋建筑來說，地基基礎的重要性是不言而喻的。尤其隨著如今房屋建筑高度逐漸增加，其結構難度又變大的情況下，加強基礎工程的優化設計就顯得十分關鍵。在進行基礎工程的結構優化設計中，應該充分依據和利用地質勘查報告中的信息內容，全面地考慮各方面不可確定的影響因素，從而以適用、安全、準確等要求為原則，設計出較為合理的基礎方案。尤其在建筑結構的整體性、耐久性和實用性等方面需要較高標準的規定下，設計人員抓住基礎工程的結構優化設計中不容忽視的關鍵點，就顯得非常重要。

2.2 磚混結構設計要求

在進行磚混結構房屋的優化設計時，不可忽視的一個重要環節就是對構造柱的科學選取和合理設計,以確保其滿足以下兩個方面的要求：一是施工前的荷載；二是竣工后的裝飾，兩者缺一不可。所以應該根據施工現場情況，選取合適的位置增設構造柱，充分考慮其受力問題，使得通過優化設計的磚混結構，可以更有效地提高其抗震性能，同時又減弱了因磚砌體本身拉結不足而帶來的不良影響。

3 優化技術在房屋建筑結構設計中的應用體現

以某地區的房屋建筑工程為例，一棟四層，3.9 m高的白領寫字樓，結構形式為鋼筋混凝土框架結構，總體建筑面積為7 382.5 m2，長度和寬度分別是67.9 m，21.3 m，抗震設防烈度是8度,凍土深度為1.02 m，結合現場地質環境條件以及各方面影響因素來考慮，借助計算機等工具配合輔助設計，再運用結構優化設計的方法，使得該項目經優化后，無論是造價成本還是質量安全，均得到一定的改善。

3.1 鋼筋混凝土框架結構優化設計體現

該項目的結構形式為鋼筋混凝土框架結構，通過利用有限元法，并結合結構截面獲悉情況：首先從整體結構入手，實行結構受力分析，然后進行結構分解，針對重要的節點局部受力情況進行優化，最后根據一些相關理論和公式，推導計算出鋼筋混凝土框架最佳結構設計效果，以滿足相關規范要求。

3.2 基礎荷載的優化設計體現

由于該項目工程為鋼筋混凝土框架結構，且整個建筑的層數只有4層，層數不算多。在進行工程設計之前，根據《建筑抗震設計規范》第4.2.1條的規定，可不必做基礎抗震能力的驗算的。因此在進行結構優化設計時將風荷載作為設計中不可忽略的考慮因素，這樣可以保證基礎設計更合理、更穩定。

3.3 工程結構計算周期的優化設計體現

通過對本項目工程概況的了解，得知該工程設計中采用的填充墻體主要以輕質墻體為主。在進行優化設計的時候，保證建筑設計使用年限不變，同時要求針對結構計算周期進行折減計算，乘以相應的折減系數，其取值范圍在0.7～0.8，從而達到保障建筑工程質量和正常使用的目的，所以該項優化設計環節是必不可少的。

3.4 工程中基礎拉梁的優化設計體現

依據該項目的工程概況，考慮到建筑的抗震效果，因而在進行結構的優化設計時，通常以短柱的形式進行基礎部分的設計，而基礎拉梁截面高度的確定主要取相鄰兩個短柱的中心距的1/20位置處。而在實際的建筑工程施工過程中，一般應將基礎拉梁設計為最大，進而實現混凝土框架結構和拉梁的正負彎矩均處于同一個狀態下，以使工程項目達到安全性、穩定性和抗震性好的目的。

4 結語

要將建筑的功能性設計應用到建筑結構中。同時，也能因操作性較強而被更好地運用到實踐建設中去。在這個過程中，房屋建筑的設計需要圍繞著其功能性、安全性以及使用耐久度來最大程度地降低建設成本。這就要求我們在對房屋建筑結構設計優化，并且技術應用的結構設計的各個環節，確保結構設計的科學性。因此在今后的設計工作中，應當對房屋建筑結構的設計進行多角度、全方位的分析，進而實現人力和技術的平衡。

[1] 朱葛明.房屋建筑結構設計中常見問題及對策分析[J].科技傳播,2014(6):30,34.

[2] 王 璇,王 磊.房屋建筑結構設計中優化技術應用探討[J].工業設計,2015(5):73-74.

[3] 張 鵬.探討房屋建筑結構設計中的常見問題[J].中國建筑金屬結構,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

張 凡(1995- )，男，在讀本科生; 呂麗娟(1988- )，女，助教

TU318

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