张薇1 喻快2
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摘要：房屋建筑结构设计的主要目的是要保证所建造的建筑物的功能性、安全性，以及耐久性，同时能够在规定的使用年限内满足各种功能的要求，同时做到最大限度的节约资金。随着社会的发展，人们节能环保意识不断加强，在房屋建设中采用绿色建筑也成为了一种趋势，因此进一步加强房屋建筑结构设计优化技术的研究非常有必要，从而进一步促进建筑行业的发展。基于此本文从房屋建筑结构设计优化设计准则、方法以及应用方面对其进行了研究，以期提供一些借鉴。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化技术
1、房屋建筑结构设计优化的意义
房屋建筑结构优化设计意义重大，一是大大提高建筑结构经济性，房屋建筑进行结构设计优化可节省材料，有利于抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。大量资料表明，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互相协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。
2、房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施
建筑物结构设计优化可以分为三个阶段：第一阶段是变量的选择。一般情况下，那些对设计人员决定最终设计方案起到重要参考作用的数值，都可以作为变量供设计师进行抉择。比如：工程的目标参数包括预期产生的损失参数和房屋价格参数；工程的约束与控制参数包括表示房屋架构可靠性能的参数等。第二阶段是函数的确定。设计者要在多组相似的函数中，选取最符合事先设定的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的那一组函数，分析这组函数的各种性质，从而最大限度地降低房屋建造的成本费用；第三阶段就是条件的衡量。为了增强房屋结构耐用性和稳定性，房屋设计的约束指标应该包含房屋尺寸、架构刚性、架构稳定性、变形限度和受力限度、架构体系规格、单元组件规格、结构可塑程度、墙体裂隙限度、结构确定程度等。在实际的设计中，设计师应当结合房屋建造工程的实际情况，比较分析目标确定的约束性条件和施工实际中的约束性条件，保障各种条件都符合相关规定，实现设计结果的最优化。
3、工程案例
3.1、工程概况
本工程为办公楼，初步方案为框架结构，但是为了减少造价改为砌体结构。根据建筑抗震规范规定该建筑所在的城市抗震设防烈度为 7度，设计基本地震加速度为 0.159，设计地震分组为第一组，设计使用年限51年。建设场地为II类，基本风压为0.35KN/m2，基本雪压为0.35KN/m2。结构层数为4层，结构形式采用框架结构，基础采用条形基础。
3.2、设计优化
3.2.1、建筑结构形式设计户型选择
建筑结构主要由建筑类型与功能决定，而建筑设计方案决定建筑类型与功能。在建筑结构形式优化没计中，砌体结构与底部框架剪力墙结构是设计的主要部分。根据本次案例的实际情况，文章做一下具体设计：
（1）加强砌体结构设计。砖砌体是建筑承重与抗侧移的结构部分，可以灵活的布置建筑平面，但不适于做跃层结构与受力大的突兀构。为了有效减少建筑构造柱的配筋，可在保证建筑安全性的基础上，建至少道纵向墙体，而且门窗开洞宽度不超过2.1m。（2）加强底部框架剪力墙结构设计。在该设计中，如果底部框架剪力墙竖向抗侧力构件不连续，极易出现受力不平衡问题，所以必须严格要求建筑平面。设计底部框架剪力墙结构时，应尽可能将承重墙设计在框架梁上，若将墙体设于次梁上，则需加大建筑部分结构的配筋，如该次梁、主梁、框架梁，并加厚该次梁楼板。下图1为优化后的梁布置图。
图1 优化后的梁布置
（3）此外，结构楼板应在填轻质材料的基础上，才能进行错层。在建筑户型设计中，为便于布置临街面柱网，应在临街面布置大房间，而背面则布置小房间，如卫生间、厨房等。
3.2.2、建筑剪力墙设计
剪力墙设计过程中，连梁设计是其中的关键部分。连梁连接建筑各墙肢形成联肢墙，增加了制约墙肢的条件。建筑结构的地震作用随着连梁剐度的增大而增大，而连梁与墙肢的分配内力也随之而增大，因此需适当增加构件配筋量，才能保证建筑的安全性，但会浪费建筑材料。所以，设计建筑结构时，经验丰富的设计师通常不采用刚度大的衡下墙作为连梁，而是将连梁设计为弱连梁，减小截面与刚度。此外，建筑结构设计不仪要符合刚度和变形条件，还必须综合考虑建筑抗力、变形、经济等方面，尽可能合理布置建筑抗侧力构件。所以在进行布置剪力墙时，要把周边弄的更加均匀，可以运用对称、分散等原则，在设计的时候一定要以建筑规定的水平位移限值为标准，适当的控制剪力墙数量。
3.2.3、建筑细节设计
建筑结构设计优化中主要体现以下几个方面：加强建筑结构局部构件精细设计，如设计现浇板时，尽可能将异形板划为矩形板，从而使建筑合理受力，并避免拐角出现裂缝；选择冷轧带肋钢筋作为建筑底部框架抗震墙的底框梁箍筋，减少箍筋量，达到降低造价和便于施工目的；结合结构优化设计理念与计算机技术，使计算仿真优化设计思路广泛应用于建筑工程结构设计。利用计算机建立建筑结构优化设计模型，并利用计算机高效的优化设计方法，使建筑结构设计达到优化目的。
3.3、建议
现代建筑行业为了满足市场大众多元化、高技术化、经济化以及高质量安全化，就必须在其房屋的结构中广泛运用优化设计技术，这样能够节省大笔成本，因此，现代建筑企业对于结构优化技术的应用就具备了高度的现实意义，需要我们重视，主要可以从以下的几个方面进行：
3.3.1、房屋建筑结构优化技术的应用应注重建筑方案设计的参与
房屋建筑方案设计直接影响建筑项目的成本，但是很多方案设计确定中缺少结构优化设计技术，以致建筑设计人员对方案设计时，常常忽略建筑结构的合理性和可行性，这样不但增加了结构设计的难度，而且使房屋建筑结构的设计成本也相应增加。因此，结构设计人员在建筑方案设计时要充分的融入。
3.3.2、设计人员要注重细部优化
设计人员在注重整体设计的同时，还要加强对结构基本构建的精细设计。如尽量划分矩形板块的现浇板设计，增加现浇板的受力程度和避免出现拐角裂缝。随着计算机技术和优化设计理论的相互结合，优化设计已经从工程实践问题逐渐向数学问题过渡，因此，工程设计人员还要加强自身基于计算机技术的优化设计分析，使自身的设计更为合理和科学。在实际的设计过程中，设计者应当结合房屋建造工程的具体情况，对施工实际中的约束性条件和目标确定的约束性条件进行比较和分析，确保各种条件都符合相关的建筑规定要求，从而实现优化设计的目的。另外，在对房屋建筑结构进行优化设计时，要充分的考虑到钢结构在建筑中的应用。
3.3.3、提高房屋建筑框架结构设计的质量
在房屋建筑结构设计中，对于框架结构设计，坚决不运行设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。同时，在选择框架结构参数时，既要考虑楼层地震剪力系数、楼层的侧向刚度比等因素，还要考虑其他指标对点算结果的验算。另外，在结构配筋的设计上，对配筋率的最大或最小限值也必须进行充分考虑。严格按照相关规范要求，以确保在各个部位的钢筋都能满足延伸、长度、强度及搭接等方面的要求，以使建筑设计满足强度要求，尤其是在发生地震时，建筑物就会出现一定的延性，有利于提高建筑的安全性。对于房屋顶层部分，也必须要根据规范标准进行设计，避免因屋面温度应力问题而导致墙体出现裂缝问题。
参考文献：
[1]刘妍.浅谈房屋建筑结构设计中的常见问题与解决对策[J].四川水泥，2014，12：294+306.
[2]徐勇明.房屋结构设计中建筑结构的设计与优化[J].民营科技，2014，05：154.
[3]杨晓钰.房屋结构设计中优化技术的运用[J].现代装饰（理论），2012，08：111.
论文作者:张薇1,喻快2
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/15
标签：建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑结构论文; 房屋论文; 房屋建筑论文; 优化设计论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;