李靖涛
华东建筑设计研究院有限公司陕西西北中心 陕西省西安市 710000
摘要：随着我国经济水平的不断提升，在建筑工程项目中，考虑建筑安全性与实用性的同时，当前也对建筑的美观性及经济性方面要求在逐渐提升。因此在实际的房屋建筑设计中，要求建筑既安全、实用，又要经济且美观，同时还需要综合考虑到施工便利性。为此就需对建筑结构进行必要的优化设计，通过建筑结构的优化设计实现建筑各种功能的统一，从而推动我国建筑行业的可持续发展。
关键词：建筑结构设计；优化方法；房屋结构；应用
1建筑结构设计优化的重要性
当前，随着城市人口压力的不断增加以及房屋建筑水平的不断提升，我国房屋建筑也逐步向高层化发展。对于高层房屋建筑项目，建筑的安全性及稳定性是设计者必须要考虑的两个重点。同时为了满足建筑功能以及建筑美观性的需求，还要求设计人员对常规设计理念及设计方法进行优化与创新，且设计方法的优化与创新还需要以保证工程质量及安全性为基础，通过融合当前各种先进的技术以及设计理念，应用新材料以及新工艺进行设计的优化，从而达到了结构设计优化水平提升的目的。此外，相关数据调查结果显示，进行房屋结构设计优化后，房屋的整体造价能够下降10%～20%，这可以为了企业赢得更大的利益。
以往的房屋建筑中，工程质量以及建筑安全性常常是工程的核心内容。但是随着人们经济的不断改变以及建筑技水平的不断提升，在房屋建筑设计上，设计方案也常常会考虑到房屋建筑设计及成本造价方面的内容。因而对房屋建筑结构进行优化设计，对于房屋使用者而言可以满足相关人群的心理需求及使用需求，达到用户心理预期。而对于房屋建筑方而言，通过优化建筑结构设计，通过提高房屋的稳定性及安全性以提高建筑企业的行业影响力。
2建筑结构优化方式在房屋建筑应用上的基本步骤
（1）采用合理的结构体系，采取有效的构造措施。采用合理的结构体系和有效的抗震构造措施，可以保证结构在罕遇地震作用下，实现“大震不倒”的抗震目标，确保结构安全。合理的结构形式可以发挥结构体系的优势，用最经济的成本实现结构安全。
（2）制定科学合理的建筑结构优化模型。在模型制定上，尽可能的把所有影响建筑本身结构的因素充分考虑到，采用能真实反映房屋建筑在地震作用下得变形的模型，从而寻找结构薄弱部位，针对薄弱部位进行加强，用少量的成本最大化的提高结构的安全度。
（3）制定科学的计算参数。结构优化有非常严格的要求，一方面，需要保持结构的安全性，不允许随意进行更改，所有的优化设计都必须符合实际情况，又要不能无限制的放大，造成浪费。这些条件包括的内容比较宽泛，例如，房屋建筑过程中的裂缝宽度、混凝土的容重等，在实际建成后还需要与设计之初的条件进行认真的比对，防止出现偏差现象，只有这样，才能最大限度的满足整个建筑工程的质量要求。
（4）科学分析综合结果。得出基本的计算结果后，我们必须将结果与最初的设计方案进行比较和分析，在保证整体建筑要求的基础上，选择一个符合企业、业主等各方要求的最佳的方案。
3建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
（1）结构体系与布置优化
结构体系和布置对造价影响很大。
1）应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系。比如，异形柱框架比普通框架用钢量大，在可能的情况下尽量采用前者；短肢剪力墙比普通剪力墙含钢量高，在可能的情况下尽量采用后者。
2）应选择比较规则的平面方案和立面方案。尽量避免平面凸凹不规则或楼板开大洞，控制平面长宽比，合理设缝，使结构刚度中心与质量中心尽量靠近。竖向应避免有过大的外挑或内收，同时注意限制薄弱层、跃层、转换层等不利因素，使侧向刚度和水平承载力沿高度尽量均匀平缓变化。
3）应选择合理、均匀的柱网尺寸，使板、梁、柱、墙的受力合理，从而降低构件的用钢量。柱网大则楼盖用钢量大，柱网小则柱子用钢量增大，应根据建筑实际情况和经验合理布置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如，住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥，过多的墙柱还会导致较大的地震作用，可考虑采用大开间结构体系，既节约造价，又便于建筑灵活布置。
4）应选择经济合理的楼盖体系。楼盖质量大，层数多，占整体造价比重高，对楼盖的类型、构件的尺寸、数量、间距等应进行对比分析，选择最优的方案。一般住宅宜采用现浇梁板楼盖，预应力楼盖的预应力钢筋容易被二次装修破坏，井字梁楼盖影响室内美观，均不推荐。办公楼等大空间结构宜采用十字梁、井字梁、预应力梁板方案。双向板比单向板经济，应多做双向板。板的厚度，双向板宜控制在短跨的1／35，单向板宜控制在短跨的1／30，此时板易满足强度和变形要求，经济性好。
5）剪力墙结构的优化空间很大，应下大力气优化。剪力墙的布置宜规则、均匀、对称，以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量，限制墙肢长度，控制连梁刚度，剪力墙能落地的就全部落地不做框支转换层，平面能布置成大开问的尽量布置成大开间，墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大时可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。尽量少用短肢剪力墙，限制“一”字墙，少做转换。
（2）材料的优化
材料自重对结构受力影响较大，应尽量选用轻型材料。如填充墙、隔墙采用轻质材料，可显著减轻自重，降低含钢量。
混凝土价格相对便宜，可适当提高混凝土强度等级以减少钢筋用量，但混凝土强度等级越高越容易开裂，所以也不能太高。一般楼层越高受力越小，故混凝土强度等级宜从下到上逐渐减小。为便于施工，同一楼层各构件最好采用同一等级混凝土。
（3）荷载的优化
荷载输入值的计算是否准确，关系到整个工程的含钢量是否正常。荷载的计算应尽量精确，做到不漏算、不重算、不多算、不错算。荷载取值应严格按照最新版荷载规范取用，不要擅自放大。对于一些特殊功能的建筑，应会同甲方共同测算荷载的取值。
（4）基础的优化
基础造价占结构造价比重最大，基础的节省将对整个工程造价的降低起决定性的作用。基础设计的关键是合理选择基础形式。
一般的，低层住宅优先考虑浅埋天然基础，多层住宅优先考虑沉降控制复合基础（含复合桩基，允许设地下室），对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。
设置地下室时，对地下室的埋深、抗浮水位、桩型、底板顶板结构形式、侧墙设计等内容应进行充分比较和科学验证，尽可能用科学合理的方法节省造价。
（5）协调建筑优化以及结构优化
在结构设计中，要确保整体建筑的平面和整体建筑的结构密切的配合，这样不仅能够保障结构的合理性，还能够提升建筑的美观性。从建筑系统的角度来讲，支柱同墙体不可有错位的情况出现，且截面面积要同高度相同。在设计楼梯时，对于那些有较多受力的转角区域，所选的承重材料应为高强建材，这样能够有效地使自重得以降低。从整体的角度来讲，要确保质心和刚心以及重心三者正确交叠，避免出现扭转的情况。
结束语
建筑结构设计的合理性，是建筑功能以及建筑质量的保障。在当前建筑技术以及人们居住理念不断提升的背景下，明确在房屋结构的设计中，不单要满足基本的功能需求，还应考虑到结构的稳固性、整体美观性。为此就需要采取优化结构设计的方法，进一步提升建筑结构设计水平。
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[5]方杰.略谈建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建材与装饰，2017，12：120-121.
论文作者:李靖涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/5
标签：建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 房屋论文; 楼盖论文; 方法论文; 荷载论文; 《防护工程》2018年第18期论文;