房屋建筑結構設計中優化技術應用探討

摘 要 房屋質量一直是人們關注的焦點，在我國人口密度高的情況下，房屋建筑的質量問題影響范圍更加廣泛，嚴重威脅到周邊百姓的生命和財產安全。在滿足人們對房屋建筑質量要求的同時，施工單位也可以適當地降低成本來提高經濟效益，二者在某種程度上是一種負相關的關系，需要在兩者之間找到平衡點。在房屋建筑結構設計中運用優化技術，能夠在保證工程質量的前提下，降低施工成本，提升企業經濟效益。

關鍵詞 房屋建筑;結構設計;優化技術

1房屋建筑結構優化技術的內容

房屋建筑結構優化技術的本質就是在確保房屋建筑的質量達標的前提下，通過優化技術來降低成本，進而提高企業的經濟效益。

房屋建筑結構優化技術包含整體優化和細節優化，整體優化是對整體的設計過程的一個優化，細節優化指的是對房屋建筑設計中的一些子結構進行優化，如對基礎結構的優化、對圍護結構的優化、對屋頂結構的優化和對主體結構的優化等。在房屋建筑結構優化過程中，一般采用從整體到局部的思路，先對整體進行優化，然后將子結構作為一個相對獨立的部分重點進行拆分和優化，最終達到整體設計最優的目標[1]。

2房屋建筑與經濟性的關系

房屋建筑的安全性與經濟性呈負相關，如果想要提高房屋建筑的安全性和穩定性，就要使用更好的材料，更先進復雜的工藝和更加優秀的工人和設備，這都極大地提升了成本，經濟性將大打折扣。

對于房屋建筑來講，安全性永遠需要排在第一位。劣質的房屋建筑不僅僅威脅到周邊的人群的生命和財產安全，還給社會帶來了不穩定因素。在建筑行業高速發展的今天，樓房的高度越來越高，建筑速度也越來越快，房屋安全造成的影響和破壞力也更加難以估量。因此，施工企業的經濟效益雖然重要，但是絕不能降低建筑的安全性，在保證安全性的基礎上再進行優化以提高經濟性[2]。

3結構優化技術在房屋建筑結構設計中的應用

3.1 重視概念設計優化技術的分析

房屋建筑設計結構優化技術的工作原理是利用電腦對房屋的實際情況進行模擬，這種模擬工作只需要將初始的設計方案輸入其中，然后設定一定的約束條件，在約束條件的框架內，通過改變其他的變量，來分析出最優的設計參數。房屋建筑結構設計的優化工作通常是以房屋結構的安全性作為約束條件，也即建筑性能指標。在確定性能指標后，根據建筑所處的地理位置，抗震烈度、基本風壓、建筑的平面布置、使用功能等已知條件，選擇合理的房屋結構，如框架結構、框剪結構、剪力墻結構、框架核心筒、筒中筒等結構體型。此外，根據實際情況考慮是否采用隔震、減震等設計手法，從而設計出更加符合建筑使用要求的房屋結構類型。

3.2 應重視具體構件的設計優化

在結構設計的過程中，具體構件的優化設計也十分重要。在選定結構類型的基礎之上建立結構模型，在滿足建筑安全的基礎之上合理選用計算參數，根據初步選用的參數進行結構初算，再根據計算結果對各個參數進行詳細認真地調整。結構優化設計的構件設計還可以參考減震隔震的原理，對一些受力體系進行轉變，以達到合理經濟的目標。如在一些山地建筑中，地下室的設置往往會有一側的外墻填土較低或與外界相通，可設置一些地下排水設施來解決地下水的水位問題，從而降低地下室的建設成本。但此技術的使用是有一定條件的，盲目使用可能會帶來不利影響，設計人員應充分考慮工程的條件再確定是否使用。

3.3 結構優化設計的具體步驟

（1）方案階段優化設計內容

①根據建筑功能、建筑高度、設防烈度及風荷載情況等條件確定結構體系。②查看地勘報告、安評報告是否滿足設計需要，提出優化方案。③初步確定基礎選型，確定地下室及地上結構是否需設置伸縮縫或防震縫。④確定地下室柱網、地下室層高，基本確定地下室各層的樓蓋選型。⑤確定上部結構豎向構件的布置。⑥對于影響使用功能及降低品質的建筑布置提出合理意見，并反饋給相關部門。⑦對項目各部分的結構體系（非常規部分）進行技術經濟分析，給出結論及提供具體建議。

（2） 擴初階段優化設計內容

①確定基礎選型、地下室樓蓋選型及其合理性與經濟性，確定上部結構的結構布置。②確定建筑材料的使用（混凝土標號、鋼筋強度等級及砌體填充墻的材料）。③對結構計算模型進行優化，做好優化記錄并形成報告。

（3） 施工圖設計階段服務流程

①制訂項目各部分結構統一技術措施（用于指導施工圖設計）。②組織公司結構技術力量解決施工圖設計過程中的結構技術問題。③減少施工圖“錯、漏、碰、缺”問題，減少不必要的施工返工，減小施工管理強度，降低造價及縮短工期。④確保工程材料用量及總結構造價降到最低。⑤確保房屋質量滿足國家規范及地方要求，并通過施工圖審查。

4房屋建筑結構優化技術的應用過程中注意的問題

建筑的結構優化設計技術應盡量在設計的前期提出，提前投入人力物力對設計方案進行優化，制訂科學合理的總體建設規劃，有利于項目優化設計的推進。

在實際的優化過程中，設計人員要充分利用計算機的計算優勢，彌補人力計算的不足。此外，在實際的施工過程中情況較為復雜，不能將結構設計的優化工作簡單地看成是軟件模擬和數學題，也不能只看上部結構的單位含鋼量。如果脫離了實際，建筑的結構優化設計的實用性和指導意義都會大相徑庭，優化方案將會變成一紙空談。

最后要注意的問題就是，很多技術人員習慣對整體的設計情況進行優化而忽視細節的優化，這是因為整體的優化能夠為企業節省10%～25%的設計成本，相比之下細節優化的效果不夠顯著且更加麻煩，細節優化需要將子結構單獨提取進行分析和優化，極大地增加了工作量。然而，房屋建筑的整體結構就是由各種各樣的子結構組合而成的，做好子結構的優化也能夠節省一筆可觀的款項。因此，整體優化和子結構優化都是結構設計重要組成部分，都應當引起設計人員的重視。

5結束語

對于設計單位而言，為了適應市場的發展和激烈的市場競爭，就需要提高企業的核心競爭力。在房屋建筑結構設計過程中，引入概念優化設計，在保證房屋建筑質量的前提下節省成本。在結構設計中引入優化設計，能夠提升設計單位的競爭力，在復雜多變的市場環境中站穩腳跟，更好地服務于我國的建筑行業。

參考文獻

[1] 劉瑞曉.房屋建筑結構設計中優化技術的應用[J].住宅與房地產，2018，（02）：56-57.

[2] 胥曉睿.預制裝配式高層住宅設計與綠色施工[J].建筑施工，2016，（1）：97-99.

作者簡介

吳志華（1984-），男，江西省南昌市人;學歷：碩士研究生，結構設計師。