房屋建筑結構設計的經(jīng)濟性及優(yōu)化技術的應用

羅莉

（云南建設基礎設施投資股份有限公司，云南昆明 650000）

我國經(jīng)濟建設及現(xiàn)代化發(fā)展水平的提升，有賴于我國房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)房地產(chǎn)行業(yè)以及建筑行業(yè)對拉動我國經(jīng)濟發(fā)展有重要意義，提升了人民群眾的生活品質(zhì)。房屋建筑在投資期間，房屋結構優(yōu)化設計一直是其中的重點，只有從房屋建筑結構的經(jīng)濟性出發(fā)，對房屋建筑結構設計進行不斷的優(yōu)化和更新，采取合理的優(yōu)化技術進行運用，以便實現(xiàn)房屋建筑結構設計的全面優(yōu)化，促進房屋建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1.房屋建筑結構設計與經(jīng)濟性間的關系

1.1 房屋建筑結構設計對經(jīng)濟性的影響

房屋建筑大多有同一個公共屋蓋，這意味著隨著建筑層數(shù)的增多，屋蓋設計的成本也會降低。而房屋建筑的地基相對來說就顯得不同，盡管也是共用同個地基，但隨著建筑層數(shù)的增多，地基所承載的壓力也會越來越大，這時候地基的設計成本就會上升。同理，房屋建筑內(nèi)部的梁、柱、墻等公用部件，其承載力也會隨著建筑層數(shù)的增多而增加，設計成本也會因此提高，只是不同構件的設計成本在增加幅度上有所差異。

1.2 房屋建筑用地面積及建筑層數(shù)與經(jīng)濟性間的關系

如果并沒有考慮到建筑物內(nèi)部樓層的采光因素，僅對建筑層數(shù)以及占地面積進行計算和對比，這樣樓層越高，每層的均攤占地面積則會越小，建筑成本就會下降。但實際上，很多房屋建筑在建設中都過于重視樓層以及房屋的采光質(zhì)量，采光好壞與樓房銷售有直接影響。正因為如此，開放商業(yè)高度重視采光質(zhì)量，同時在設計施工中也更加注重加強與臨近樓層間距的控制，隨著樓層的增加，每層均攤的建筑面積也會上升。可見在房屋建筑優(yōu)化設計方面，設計人員需要對樓層以及用地面積間的關系進行科學掌控，才能提高房屋建筑結構設計的經(jīng)濟性。

1.3 建筑結構設計、設備與經(jīng)濟性間的關系

現(xiàn)階段在房屋建筑設計中，需重點考慮和分析排水管道以及電氣工程因素，這對能否滿足業(yè)主的生活需求有直接關系。隨著房屋建筑樓層的增加，管道的長度以及電氣設備的數(shù)量也會隨之增加，建筑設備的數(shù)量會隨著樓層的增加而增多，建筑成本也會上升。

1.4 建筑結構外觀與經(jīng)濟性間的關系

房屋建筑結構設計中的首要因素就是安全。如果房屋建筑的安全及質(zhì)量不達標，無論房屋建筑功能如何也會無人問津，可見房屋建筑結構設計必須要以質(zhì)量安全為基礎。在房屋建筑安全質(zhì)量控制過程中，需做好建筑外觀設計，應以圓形設計、方形設計為主，如此能夠保證房屋建筑受力的平衡與穩(wěn)定。如果建筑的部分方形房屋可以變?yōu)閳A形設計，就會減少相應墻的面積，如此建筑用料、裝修用料也會更少，便能起到節(jié)省成本的作用。

1.5 房屋建筑結構設計經(jīng)濟性的強化措施

房屋建筑結構設計的經(jīng)濟性十分重要，為提高房屋建筑結構設計經(jīng)濟性，需考慮以下方面的措施：首先，對房屋建筑工程的設計方案進行綜合的評估。房屋建筑企業(yè)需對設計方案以及工程造價進行合理的評估，對設計經(jīng)濟性進行合理的控制，以便減少房屋建筑費用，這就需要設計機構提供準確的設計報價，形成經(jīng)濟性指標。其次，靈活設計也能對房屋建筑結構的造價進行有效控制，在設計環(huán)節(jié)，設計人員應采取合理的設計方法，避免使用標準圖進行設計，盡管這樣的設計可以減少失誤率以及工程設計工作量，但創(chuàng)新性不足，也會影響工程結構的造價。為此在設計工作中，設計人員需采取合理的措施保證房屋建筑結構設計的科學性、經(jīng)濟性及安全性[1]。

2.房屋建筑結構設計優(yōu)化技術的內(nèi)涵

房屋建筑結構設計，指的是在設計工作中，突出建筑材料的功能，保證房屋建筑設計中的相關構件與組合間實現(xiàn)相互間的科學配合，以便讓房屋建筑工程的結構得到全面的優(yōu)化。優(yōu)化后的結構設計，與傳統(tǒng)的結構設計相比，可大大提升房屋建筑自身的安全性以及審美價值，更好地滿足人民群眾對建筑的需求。房屋建筑結構設計的優(yōu)化還能有效提升房屋建筑工程的經(jīng)濟性，通過對結構組織進行優(yōu)化可對建筑材料用量進行有效控制，可在降低建筑成本的基礎上保證建筑設計方案與決策的科學性，建筑的安全性、抗震性也大大提升，房屋建筑的安全性、實用性、經(jīng)濟性也會得以提升。

3.房屋建筑結構設計優(yōu)化的原因

在房屋建筑主體中，大約有50%的成本用于建筑材料上，建筑材料所用費用也是整個工程造價中的重要內(nèi)容。經(jīng)過大量實踐證明，房屋建筑結構設計的優(yōu)化可節(jié)約和降低10%～35%的成本，加強房屋建筑結構設計的優(yōu)化可全面提升企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)效率以及經(jīng)濟利潤，還能減少建設方投資成本，可見房屋建筑結構設計優(yōu)化具有很強的經(jīng)濟價值。

根據(jù)有關統(tǒng)計顯示，工程質(zhì)量的影響因素中，最重要的就是結構設計方面的問題，因結構設計而引起的事故在所有事故中大約有40%的比例。目前，設計單位的技術水平還有較大差異，其中因為設計質(zhì)量而一起的返工、停工等情況也是比較常見的。而對房屋結構設計進行優(yōu)化，能夠提高設計質(zhì)量，可以有效降低工程的風險，還能減少工程在質(zhì)量方面的缺陷，與當前節(jié)約型社會的發(fā)展理念是相符的[2]。

4.房屋建筑結構設計優(yōu)化的基本原則

4.1 安全性

在城市發(fā)展及科技水平提升的形勢下，我國的房屋建筑技術水平也有了顯著提高，對房屋建筑結構設計也有了更高的要求。而房屋建筑結構優(yōu)化設計可以起到減少工程投入以及節(jié)約施工成本的作用，最重要的是還能保證建筑結構的安全性。在房屋建筑結構設計中，如果沒有考慮到建筑結構的安全性，而是將節(jié)約資金作為結構設計優(yōu)化的判斷依據(jù)，這樣結構設計優(yōu)化也就無法發(fā)揮出有效的作用，所以房屋建筑結構設計中需以安全性為基本原則。

4.2 功能性

房屋建筑結構設計的優(yōu)化對于實現(xiàn)房屋建筑的功能性有重要作用。在房屋建筑結構設計優(yōu)化中，絕對不能以犧牲建筑物內(nèi)部承壓梁的方式來提高房屋建筑的空間范圍，更應該關注房屋建筑的功能以及居住的舒適度。特別在現(xiàn)階段的經(jīng)濟形勢下，在選擇房屋建筑設計時應盡量滿足消費者對房屋建筑的功能性要求，以滿足房屋的功能性要求為主才能保證充分地發(fā)揮出建筑結構的實際作用。

4.3 經(jīng)濟性

房屋建筑結構設計經(jīng)濟性提升的主要方法就是優(yōu)化房屋建筑材料。房屋建筑工程屬于綜合性的大型工程，而且建設中會涉及較多的領域，隨著我國經(jīng)濟建設水平的發(fā)展，建筑工程在建筑材料上投入的資金也越來越多，導致工程設計中分支資金的使用也受到了限制，需要在滿足安全性因素的基礎上落實經(jīng)濟性原則，借助選擇以及使用節(jié)能材料的方法，來對房屋建筑的成本進行控制，并對施工流程進行合理的安排，以便減少成本投入。但是需要注意的是，不能過度迎合經(jīng)濟性原則而導致誘發(fā)“豆腐渣”功能，在保證經(jīng)濟性的基礎上還需重視安全性以及施工質(zhì)量才能真正地實現(xiàn)房屋建筑結構設計的優(yōu)化。

5.房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用措施

5.1 房屋建筑結構前期的優(yōu)化技術

為保證對房屋建筑結構進行有效的優(yōu)化，設計人員在設計前期，應針對不同的設計方案進行綜合的評估、商討，在選擇設計方案的過程中，需從房屋建設的需求出發(fā)，合理的選擇和確定設計方案，還需要做好準備工作的分析工作，包括明確各類施工設備的負荷值、設計參數(shù)以及建筑材料的選擇等。在方案設計前有很多準備項目，也會出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)資料，為了提高方案設計的合理性，大多需針對這些大量的數(shù)據(jù)進行分析，但人力計算的方式，在速度以及精度方面還有一定的不足，而且結果的準確性也會受到很大的影響，為解決人力計算上的不足，就可以借助計算機技術對數(shù)據(jù)進行科學的分析[3]。

5.2 注重數(shù)字技術的應用

如今數(shù)字技術以及互聯(lián)網(wǎng)技術得到了迅速的發(fā)展，傳統(tǒng)的計算分析方法已經(jīng)落后，為此，在結構設計中的參數(shù)分析以及方案設計中可以積極加強數(shù)字化技術的應用，提高結構設計水平。比如說，可以借助GAMES軟件進行模型的構建，該軟件的主要優(yōu)勢就是簡單、便捷，而且在混合整數(shù)、線性優(yōu)化等方面也得到了廣泛應用。可以發(fā)揮出TBCAD等軟件的作用，進行建模并對方案進行優(yōu)化，以便讓建筑結構形式可以更直觀地展示出來。數(shù)字化計算機軟件的應用為房屋建筑結構設計的優(yōu)化提供了重要的工具支持，而且數(shù)字化計算機軟件在解決各類復雜情況方面也有重要的優(yōu)勢。

5.3 應用概述設計優(yōu)化技術

針對建筑材料，選擇科學的設計方法來保證各個構件間能夠進行高效的配合與利用，以便真正地實現(xiàn)結構的全面優(yōu)化。房屋建筑的結構布置形式具有多樣化的特征，而且同個建筑結構中也有多種結構分析方法，在對建筑材料繼續(xù)設計時，也會隨著分析方法的變化而呈現(xiàn)出一定的差異。在優(yōu)化問題的處理和分析中，僅僅依靠數(shù)字化軟件是難以滿足優(yōu)化設計的有關要求的，對此進行概念設計有重要意義。而不同的設計人員在經(jīng)驗、能力、素質(zhì)上會有所差異，對概念設計的理論認知也有一定的不同，需要對設計人員加強培訓，不斷地提升人員的經(jīng)驗和素質(zhì)，保證設計人員具備較高的專業(yè)能力和素質(zhì)，從而真正地實現(xiàn)房屋建筑結構設計的全面優(yōu)化。

5.4 房屋建筑防震安全結構設計

通常來說，延性分支體系是房屋抗震結構系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，保證房屋結構構件間具備良好的延性，有效提升房屋結構的抗震性能，比如剪力墻與延性框架兩分體的連接可構造框剪結構。此外，在房屋建筑結構體系中，使用對稱、剛度均勻的方式也能有效地降低地震災害的發(fā)生，房屋建筑結構延展性設計對降低地震災害也有很大幫助。

特大地震中多會同時伴隨余震，如果在房屋結構中設置防震線，能夠?qū)⒌卣馂暮淼膿p失降到最低，次要構件可以設置在地震破壞的位置，使用這樣的方式起到消耗地震能量的作用，也能對重要構件進行保護。在房屋結構設計中，還應該注重提高防震冗余度要求，同時建立結構體系屈服分布狀態(tài)，以便有效地降低地震災害的作用力[4]。對此，在房屋建筑結構設計優(yōu)化中還需合理地使用防震技術，全面地提升房屋建筑的抗震水平。

5.5 基礎設計的優(yōu)化

基礎是整個房屋建筑結構中的基礎和根本，基礎發(fā)揮著承載上部建筑結構的作用，而且還能將重量、受力等分置在周圍土地中。一般來說，房屋建筑多以樁基礎為主要基礎形式，常見的是灌注樁和預制樁。樁基礎設計優(yōu)化指的是在保證房屋工程施工質(zhì)量的情況下，致力于降低工程的造價，從材料用量、施工進度等方面進行有效的控制。根據(jù)上部結構荷載以及實際的地質(zhì)條件，選擇最適宜的樁型，在確定樁型后還需注重提高單樁的承載力，比如提高端部承載力以及樁周土體承載力等。在步樁階段，需借助樁身材料的強度保證樁基礎可以均勻地受力，各樁受力保證與樁基承載力接近。

5.6 地下室結構的優(yōu)化

地下室結構在整個房屋建筑的總成本中占有較大的比例，對地下室結構進行優(yōu)化設計也十分重要。在地下室結構設計中需注意以下方面的問題：第一，合理控制層高。在保證滿足房屋建筑使用功能的基礎上盡可能地降低地下室的層高，可以減少鋼筋、混凝土的用量，也能有效地降低維護方面的費用。特別在地下水多的區(qū)域，水浮力是基礎設計中的重要內(nèi)容，當水發(fā)揮控制作用時，適當?shù)販p少地下層高能夠減少抗撥樁的數(shù)量，并降低底板配筋。第二，地下室結構的水浮力、土壓力比較大，側墻及底板在抵抗外力的過程中也需使用較多的配筋用量，為此設計人員在設計工作中應對結構構件的受力狀態(tài)進行細致分析，在保證規(guī)范計算的基礎上落實分段配筋，受力較小部位可設置小的通長鋼筋，反之可在局部進行附加[5]。

5.7 建筑、室內(nèi)、結構的協(xié)調(diào)優(yōu)化

在房屋建筑結構設計中，還需保證整個房屋建筑以及室內(nèi)的合理性、美觀性。結構柱、剪力墻也需與建筑平面功能維持一致，在保證結構安全的基礎上減少結構柱、剪力墻的截面尺寸。在結構梁布置的過程中需保證與建筑墻體處于同寬，若結構梁寬于建筑墻，可將結構梁偏向次要空間，比如衛(wèi)生間、廚房等。

6.結語

房屋建筑結構設計與經(jīng)濟性間有著緊密的關系，為此在房屋建筑結構設計期間，應在考慮房屋建筑結構安全性以及功能性的基礎上加強經(jīng)濟性的規(guī)劃。為實現(xiàn)這一目標，就需要加強優(yōu)化技術的合理應用，實現(xiàn)房屋建筑結構設計的全面優(yōu)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標得到最優(yōu)化。優(yōu)化技術在房屋建筑結構設計中的合理運用，對于推動我國房屋建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展有重要意義。