苏伟权1 谭维健 2佛山市岭南建筑设计咨询有限公司 广东省佛山市 528200
摘要：近年来我国建筑行业的发展迅猛，随着人们生活水平的不断提高，其对于房屋建筑的安全、功能以及耐久性的要求越来越高。因此，在对房屋建筑结构进行设计时，应重视其优化技术的应用。首先论述了结构设计优化技术的作用，其后就房屋建筑中结构设计优化方法的应用做了具体分析。
关键词：房屋结构；建筑结构；优化
0 前言随着我国社会主义经济改革的不断深化，建筑行业中市场竞争越加激烈。在这样的形势下，建筑企业想要稳步发展，必须对自身的施工设计、施工方法等进行革新，从而建设出关观、功能齐全、使用可靠的现代化建筑。其中，建筑结构设计作为建筑工程中的一个重要环节，设计人员应重视其优化设计，以实现对施工整体结构的把控，保证建筑的施工质量，降低建筑施工成本，提高建筑企业的社会、经济效益。
1.结构设计优化技术的作用1.1 提升建筑的安全性在进行房屋建筑结构设计优化过程中，最重要的原则即为保证建筑结构的整体性能以及安全性能。因此，为了有效地提高建筑结构设计质量，必须对原有的设计方案进行优化，对于方案中存在的不足以及缺陷要及时进行修整，避免结构出现受力不合理等问题。
1.2 减低工程造价在保证建筑的整体质量的同时，还应重视建筑结构的施工成本，实现建筑质量成本的最优化，保证施工企业的经济效益。当前，根据我国的一些数据显示，进行结构设计优化后的建筑设计方案能够降低10%~30%的成本，在对建筑结构进行优化设计后，不仅提高了其结构的经济性，还能够充分发挥建筑原材料的性能，降低了建筑的施工成本。
2 房屋建筑结构设计中优化技术的应用2.1 建筑结构设计优化对于房屋建筑结构设计而言，其设计目标即为确保建筑物的耐久性、安全性、功能性以及关观性达到相关规范要求。而对建筑结构设计进行优化，则是在满足以上几点的基础上，进一步考虑建筑的施工可行性、施工成本以及施工进度等方面的因素。一般说来，房屋建筑结构设计的优化主要分为3 个阶段。
2.1.1 变量选择对于建筑设计人员而言，房屋建筑结构设计中的参考数据，均可作为变量以供选用。例如，建筑工程目标参数主要包括：房屋的价格参数以及预期出现的损失参数；建筑工程控制和约束参数主要为表示房屋的架构可靠性能参数等。若是建筑设计师使用变化幅度小或是考虑因素少的参数当作设计参考指标，则建筑结构的设计、编程以及计算有关的工作难度相应降低，设计者则可快速找到符合设计目标的数据，大大提高工作的效率。
2.1.2 相关函数确定房屋建筑的设计者应在众多组相似的函数中，选择出和事先所设定好的房屋的横截面尺寸以及钢筋的尺寸面积最符合的函数，并对该组函数的性质进行细致的分析，从而实现房屋建设成本的最优化。
2.1.3 条件衡量为了进一步提高房屋建筑结构的稳定性及耐用性，在设计时其约束指标应涵盖房屋尺寸、架构刚性、架构稳定胜、受力限度以及变形限度、结构可塑程度与结构确定程度等。在对实际的工程项目进行设计时，应结合具体情况，比较分析施工实际中约束性条件与目标确定的约束性条件，保证各条件均符合有关要求，最终达到设计优化的目的。
2.2 钢结构的应用在建筑结构设计过程中，其结构材料的选择对结构整体性能也有重大影响，表1 列出了结构材料性能对比。
当前，设计人员在对房屋建筑进行设计时，应重视钢结构的应用，其与传统的结构相比，具有相当大的优势：①相比于混凝土以及砖石结构，钢结构的力学性能更好，其能够把建筑结构受力体系由平面发展至空间，增强建筑安全性能；②钢结构更加轻盈，具有明显的技术关、艺术美以及自然美；③钢材料类型多样，建筑手段与方法层出不穷，此两者相结合来，有利于提高建筑施工进度，降低施工成本。综上所述，钢结构应用于房屋建筑中，不但能够满足人们对于建筑物耐用性、功能性以及安全性的要求，还能够提高其经济性与美观性，符合建筑结构优化的目标，十分值得推广。
3 结构设计优化在房屋建设中的具体应用3.1 局部和整体优化复杂性与层次性是任何一个项目建筑设计都具备的两大特点。从复杂性方面来看，其主要包括零部件的选取、建筑原材料的选取以及结构类型的选取等内容。从层次性方面来看，其主要包括建筑的结构体系、设计体系以及安装设计体系等，而在每一个体系之内又包括了很多个下属体系。在设计房屋建筑的时候，设计人员应该优化各个下属的系统，冲破各个布局间的横向关联，对工程进行叠加。因此，在建筑任何房屋的时候，优化的着眼点都应该是整体而非局部。只有这样，才能达到真正设计优化的目的。
3.2 建筑主体优化房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较人的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得构造过大的剪力墙。
3.3 桩基础优化设计依据业主提供的地质勘察报告，结合本项目实际情况，桩基础采用钻孔灌注，桩径700mm，分抗拔桩、承压桩二种，为节约桩基成本，在建筑方案阶段，我院预估柱下荷载，结合地质报告，建议业主提前进行桩基静荷载试验，以确定最终抗拔桩、承压桩承载力特征值。因此项目地下二层，地下室埋深较深，且地下水丰富，局部建筑为三层，需要设置相应抗拔桩，在结构设计过程中，在计算抗拔桩承载力时，首先按土层参数确定抗拔桩承载力特征值，然后依据此特征值计算抗拔桩钢筋数量，满足自身承载力要求，以达到最经济效果，通过最后静载试验数据可知，抗拔桩承载力满足要求。通过提前过行桩基静荷载试验，即不影响后期施工工期，又节约了桩基数量，节约成本，取得了很好的经济效果。
3.4 结构优化要和排水系统优化相互协调现代存放排水系统的房间中会存放着许多机械设备，因为荷载强度和荷载能力都较大，所以应当将存放排水系统的房间安排在地下室，同时需要确保管道的预留深度和预留尺寸都要符合我国的相关标准，同时需要加固楼板的钻孔位置。
除此之外，应担对水平方向的管线加以注意，尤其要关注水平管线是否贯穿了梁或柱，应担尽量降低这种情况的发生。如果在建设过程中因为不可抗力因素导致管道贯穿可承重墙，那么则需要对墙体进行再次加固，在建筑整体上应当尽量保证管道网通结构设置上的协调性，避免管道出现绕梁或绕柱情况的发生。
3.5 结构与电气专业协调电气管线若以导线在金属管内沿墙或楼板暗装则对于预制结构带来很大困难，因此穿过梁的垂直管线应在预制时在梁内预留孔洞，并要保证梁宽与墙厚尽量一致，若不一致则应要求墙的一侧与梁的侧面平齐，以确保穿梁管线不外露于墙外：电梯机房内空洞、预埋件非常多其荷载相应增大，因此该房间内应进行单独计算来确定其强度，另外电梯井道一般除受竖向荷载外还受水平力作用，因此应单独校核其强度尤其是洞口处强度。
4.结语综上所述，建筑结构优化设计方案是一个复杂的综合决策问题，其基本原则需要确保建筑的适用、安全、美观、经济及在施工过程中需要确保施工的便捷性。这五个方面在建筑结构优化设计中各有所重，并且之间存在着矛盾，一个优秀的设计方案应当是在五个方面的最佳结合，只有在实践中不断的探索，对建筑的结构进行设计优化，能够有效的提升建筑的设计水准和施工的质量，这对促进我国建筑事业的发展有很大的促进作用。
参考文献：[1]刘春晖.房屋结构设计优化应用技术探讨[J].科技资讯，2014，01：112-113.[2]甘桂其，聂凤玲.房屋建筑结构设计中优化技术的应用探讨[J].现代企业教育，2015，01：496.[3]兰 瑾.房屋结构设计存在问题解决方案的优化[J].中国新技术新产品，2015，02：126.
论文作者:苏伟权1 谭维健 2
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/9/21
标签：建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑结构论文; 房屋建筑论文; 荷载论文; 房屋论文; 《基层建设》2015年4期供稿论文;