（北方工程设计研究院有限公司 河北 石家庄 050011）
【摘 要】随着土地资源的紧缺和人们生活水平的提高，人们对房屋结构的要求在其安全实用的基本前提下还要求其经济、美观，能够达到空间资源的最佳利用。建筑结构设计优化在满足房屋建筑本身的使用性能和安全性上，能够降低工程成本，提高工程质量，是对各类资源的一个更加合理的利用，增加建筑商的经济效益。本文主要探讨了建筑结构设计优化在房屋结构设计中的实践作用。
【关键词】建筑结构；房屋结构；设计优化
【中图分类号】TU318 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）16-0028-02
1.前言
随着社会经济的快速发展，人民生活水平不断提高，人们对于房屋结构有了更高的要求，不但要求其安全实用，还要求具有一定的审美和经济性，能够更加有效地利用房屋空间。随着我国经济的发展及土地资源的短缺，未来的房屋建筑将会以高层或超高层为主。而且现在越来越多的年轻人由于各方面的原因更倾向于选择设计合理，空间利用率高的小户型。这些都要求建筑商在房屋设计阶段要充分考虑房屋的使用性能，进行建筑结构设计优化。同时建筑结构设计优化应用于房屋结构设计中，也能够节省工程成本，提高工程质量，增加建筑企业的经济效益。
2.建筑结构设计优化的重要意义
结构设计优化，就是通过充分发挥房屋建筑材料本身的性能，以实现各个构件以及各个环节设计的相互配合，优化结构设计，达到房屋建筑结构的优化[1]。建筑结构设计优化主要集中在房屋工程总体和分层结构的优化上。设计时，要尽量保证质量中心与建筑刚度中心的重合，建筑平面要尽量对称和规则。在垂直方向，同方向的承重构件应该上下相同，尽量减少转换层的使用以降低结构设计的难度；设计时要防止出现刚度的突变，影响建筑物抵抗外部载荷的能力，尤其是水平方向的外部载荷。
建筑结构设计优化在房屋结构设计中的应用，能够有效地降低房屋建设的工程成本，提高经济效益，合理地利用施工材料，对建筑内部的空间资源达到最佳利用，满足人们对于房屋建筑安全实用、美观经济的要求。建筑结构设计优化使得房屋建筑的设计方案更为科学合理，提高了房屋建筑的安全性和抗震性能，提高了房屋建筑结构的整体设计水平。
3.建筑结构设计优化的基本要求
在建筑工程的决策、设计和建设阶段都应进行建筑结构设计优化。建筑结构优化的基本要求包括功能性、安全性、经济性和环保性等方面的设计优化。
建筑物，尤其是房屋，作为人们日常生活工作的主要场所，就是为了满足人们生活工作的各种需求，因此，无论再如何进行结构优化其最基本的功能性和安全性都是应该首要考虑的因素。在功能性和安全性保证的前提下，要考虑如何进行材料资源的合理利用，建筑物内部空间的利用率最大化等等，节省工程成本，提高工程质量，增加建设企业经济效益；同时还要考虑建筑的环保性，对于建筑选材在能满足建筑施工要求的基础上优先选择环保材料，同时对于建筑施工过程中产生的建筑垃圾处理也应按照环保部门的要求处理，尽量做到不对环境造成污染，满足可持续发展理念的要求。
4.建筑结构设计优化在房屋结构设计中的实践运用
4.1 注重前期设计
在房屋建筑中，应该注重前期的结构设计优化。优化的结构设计方案直接影响着整个工程的投资成本和工程进行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在结构设计时，设计人员应该对房屋建筑进行详细的实地调查勘测，充分考虑建筑物的结构特点和使用需求，设计出合理可行的最优结构形式，达到结构设计优化的最佳效果。目前，很多建筑企业在施工时都忽视了前期的结构设计优化，导致工程成本的增加，因此前期的结构设计优化应该引起建筑商的重视。建筑结构设计优化不但可以满足住户对于房屋的各种要求，还可以减少工程造价，提高工程质量，为建筑商带来更大的经济效益。
4.2 地基结构的设计优化
房屋结构设计的优化，地基结构是其基础，根据房屋建筑的使用功能和外形结构不同，对地基也有着不同的设计要求。对于地基结构的设计优化，要从节省工程造价出发，通过实际勘测，充分考虑房屋建筑的使用功能和外形结构，进行结构优化设计。地桩作为地基设计中常用的桩基础，分为灌注桩和预制桩。灌注桩操作难度大，施工时间长，质量不好控制，预制桩在沉降符合标准的前提下，能够减少施工工序。在选择地桩的时候，要考虑桩端的持力层厚度，通过分析比较，选择最佳的设计方案。
4.3 建筑上部结构设计优化
建筑物上部结构的设计优化可以通过建立模型来进行，模型建立时要充分考虑主要的具体参数和相关变量的参数，设计出初步的模型，再进行计算，得出最佳的设计方案。建筑上部结构设计过程中首先要合理的设置剪力墙，使其质量均匀，保证楼层中平面刚度的中心与楼层整体的结构重心重合，减少地震或风力等外部力量对建筑的破坏。在建筑物垂直方向，同方向的承重构件应该上下相同，尽量减少转换层的使用以降低结构设计的难度。常规的房屋结构设计有三种，分别为短肢剪力墙结构、框架结构、框架与剪力墙融合。这三种结构各有优缺点，如短肢剪力墙结构，抗震性能好，且节省材料，在建造时，应尽可能地建设大开间的剪力墙结构，可以减少墙肢的数量和混凝土的使用，节约建筑成本；框架结构中柱截面的面积较大，对于房屋内空间的使用不合理，会影响房屋内部的空间使用率；框架与剪力墙融合综合性能良好；在进行建筑结构设计时，要综合考虑工程成本、施工难度和空间使用率等等，根据实际情况选择出最佳的设计方案。
4.4 结构优化与建筑内部管网设施的协调
建筑结构中有一些特殊的功能用房间，如给排水专用房间，其间有大量的机械设备，载荷强度大，因此，应尽量地将其设置在地下室。给排水的管道因数量较多，且粗细不一，在预留孔径尺寸和设置预埋深度时要符合国家标准，并对穿孔位置进行加固。另外，管线水平方向穿过柱、梁等结构时，会降低其结构强度，要尽量避免这种现象，如实在要穿越，必须对穿孔部位进行加固维护。要尽量做到结构优化与给排水管网体系的协调。
建筑中除给排水管网之外，还有电气管网，在结构设计优化时也应考虑与电气管网的协调。电气的管线主要是以导线的形式安装在金属管的外部或墙体、楼板处等，在建筑设计时要考虑预制结构，预留孔洞，降低导线安装的难度。例如在导线穿过建筑横梁时，要事先预留孔洞，且保证梁宽与墙体厚度相同，导线不至于裸露在外，造成安全隐患。电梯房是建筑中空洞和预埋构件较多的部位，需要进行单独的强度核算，确保设计合理，质量过关，能够安全运行。
5.结论
综上所述，对房屋结构设计优化是在保证房屋建筑本身的使用性能上，降低工程成本，提高工程质量，对各类资源的一个更加合理的利用，增加建筑商的经济效益。将建筑结构设计优化方法应用于房屋结构设计中，在建筑施工前期设计、地基结构设计、建筑上部结构设计及建筑内部管网设施设计时都应进行充分的优化设计，选择最佳的设计方案，将建筑的功能性、安全性、实用性、经济性与美观性协调统一，即满足用户的使用需求，也能为建筑企业带来更大的经济效益，且满足可持续发展理念的要求。
参考文献
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[4]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报，2014,14（08）：23-25.
论文作者:秦朝斌
论文发表刊物:《建筑知识》2017年16期
论文发表时间:2017/7/18
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