摘要：当下，随着时代的发展，我国房建结构设计还处于不断探索阶段，更多的房建工程加入建筑队伍。要想从根本上保障房建结构设计质量，有效应对常见设计问题，必须要加强房建结构设计，充分发挥其作用，同时，还要不断提升房建结构设计水平，及时发现存在的问题并采取有效措施，推动房建结构设计创新与施工同步发展，为我国房建结构设计水平的提高奠定基础。除此之外，通过对其结构分部的优化设计，能节约大量的施工成本，提高建筑材料的利用率，进而在保障质量的前提下，让企业获得最大的經济利益。下面就结合实际工程案例，分析具体的优化措施，希望给有关人士一些借鉴。
关键词：房屋建筑设计；结构设计；优化应用
1.房屋建筑设计中结构设计优化存在的问题分析
1.1房屋建筑选址出现的问题。进行房屋建筑设计中，建筑物的选址非常重要，如果选择建设地基土质为软土，或者地下水位较高，水文环境不适合，将会给以后的施工设计带来很多问题，为了缩短施工周期，提高施工质量，必须重视房屋的选址工作。但是对当前选址工作的调查分析，选址不合理，缺乏科学性，导致建筑工程安全系数低，不利于整个工程项目的建设。
1.2整个建筑结构没有合理的均衡性。进行房屋建筑结构设计中，整体布局非常重要，先考虑所在街道的宽度和长度，以及周围其他建设的标准，再考虑建筑自身的设计情况，为了保证设计的合理性，裙房和主体建筑尺度空间必须控制均衡，除此之外，建筑坐标要和城市街道布局相互适应，避免建筑位置突兀，影响整体的美观性。将建筑、街道、环境等相互融合和协调，确保交通出行方便。
1.3分析图纸设计中存在的问题。进行图纸设计中，要考虑施工步骤情况，如果图纸设计不合理，将会影响建筑工程的整体质量，但是很多设计单位忽视图纸的设计，设计态度不端正，设计的图纸不严谨，在尺寸方面存在较大出入，对各层结构进行设计时使用不标准图集，不清楚各层具体的墙、柱、梁的结构，因此影响房屋的整体设计工作。
2.案例分析
2.1工程概况分析。某房屋建筑工程为6层，总面积为6375平方米，长56.2米，宽16.2米，房屋的开间是4.8米，走廊宽度是2.4米，高度为3.6米，基础持力层设置为粉砂层，冻土深度在1米，地下水的水位在4米左右，要求抗震要求在8度，通过对整体建筑要求的分析，在结构设计中要进行建筑结构优化。
2.2前期工作的优化工作。进行结构优化时要先建立房屋建筑安全监管体系，确保建筑工程质量，强化监督力度，在此基础上，灵活运用，对工程重点内容进行勘察，这样就可以建立起监管范围广、高水平的质量安全监管体系。做好结构优化的前期准备工作，确保进行结构优化安全进行。
2.3构建房屋建筑优化模型。第一点，合理选择设计变量，可以将主要的影响参数作为变量，例如结构的造价、损失的期望等，对有关的参数进行约束，例如结构的可靠度等。在此基础上，还可以将一些局部相关参数列入其中，可以使用预定参数表示，能够减少计算量、编制程序的工作量、设计量等。对目标函数进行确定，优化建筑结构中，选择符合要求的截面几何尺寸、失效概率函数、钢筋截面积等，有效对工程造价进行优化。
2.4对房屋实施分步优化。在该工程结构设计中，为了优化施工流程，提高施工质量，可以对基础拉梁进行优化设计，该房屋建筑的高度为18.2米，工程制定的抗震强度是8级，为了达到良好的抗震效果，可以将基础设计成短柱形式，将两端距离中心十分之一位置作为拉梁的高度，如果建筑的结构很低，设置钢筋利用率为最小，同时为了保证拉梁抗震结构、正负弯矩相互均衡，必须将基础拉梁设计最大。还可以优化房屋的基础载荷，该房屋建筑只有6层，抗震能力测验基本没有这个必要，因此只需要优化风载荷即可化。可以优化钢筋混凝土结构的框架，一般使用推测法进行优化。建筑截面使用有限单元格方式，需要分析所有结构的具体受力情况，再对结构的受力情况进行分解，对框架中的每一个构件都做好结构的优化设计，再通过计算公式，计算并模拟出其最优的结构设计。有必要优化建筑结构的计算周期，选择的墙体是轻质墙体，想要提高最终的建筑质量，设计中其年限和使用年限一定要相同，这样既保证了质量，又节约了资源。优化计算时可以将建筑结构计算周期乘以折减系数，折减系数在0.7～0.8范围，进而计算折减情况。
2.5对房屋上部结构进行优化设计。优化过程必须设计好剪力墙，剪力墙一定要均匀，质量过关，这样楼层的结构重心和平面刚度才能有效重合，同时可以减少上层结构所承受的风荷载，还能有效避免发生地震时对上层结构造成扭转。对于这一建筑而言，为了提高其质量，可以设计剪力墙为大开间，在此基础上增加剪力墙的肢长，这样在一定程度上缩减了剪力墙的数量，还保证刚度符合国家标准规定，有效降低混凝土的用料，节约施工成本。在剪力墙施工中需要使用大量的钢筋材料，对上部建筑设计为大开间之后，可以很好的减少使用钢筋的量，优化企业的经济利益。
3.房建结构设计基本方法
3.1 基础设计
在房建结构设计中，混凝土材料的选择非常重要，必须要符合设计图纸标注与相关规定，确保建筑的耐久、实用性。同时建筑结构基础配筋比率必须要合理，而且是最小化。对于条基交叉基底面积，为了确保建筑结构的安全性，不可循环使用，且要合理调整基础宽度，根据建筑实际环境，严格分析并计算，对基础设计图进行完善。
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3.2 结构平面图设计
在绘制建筑结构平面布置图时，要考虑是否需要输入结构软件建模。如果建筑所处地区抗震防烈度为6度，依照建筑抗震设计规范，可以不用对其截面进行抗震验算，但必须要符合相关抗震措施。所以，砌体结构无需进行软件建模，但实际设计中，必须要注意受压与局部受压问题。当然，时间充足的话，输入建模效果更好，利用软件进行荷载导算非常方便，值得注意的是，如果建筑所处地区抗震防烈度为7度以上，输入软件建模计算就是十分必要的。
3.3 屋面设计
在整个房建结构设计中，屋面与屋顶设计非常关键。如果建筑屋面为坡形，常选用折板与梁板两种结构处理技术，其中梁板式技术更适用于屋面跨度大、或平面构造较为粗糙的房建结构中，同时对于部分屋脊复杂、屋面坡度大，运用梁板式设计技术，能够有效处理这些问题。在运用这两种设计方法时，板筋部位会出现一定的拉伸，以此消除建筑结构件形成的拉力。在设计板筋厚度时，要根据建筑实际情况合理确定其厚度。一般，在房建结构设计中通过大样详图，引导施工人员深刻掌握设计图纸意图与理念。
3.4 大样图
在上述设计基础上，根据大样详图，引导施工技术人员更好的、直观而简洁的绘制设计图纸，在先前设定基础上，在建筑结构前提下不断改善局部图纸并重新绘制。其中，建筑结构外形对施工的便利性没有多大影响，其能够满足建筑结构受力需求，同时尽可能保持建筑外形与标高相符。
4、分析房建结构设计常见问题
4.1 不够重视房建结构设计
在房建结构设计中，思想上不重视，是造成建筑失误的重要影响因素，首先，工作流程不规范，资金投入小，设计工作依然处于闭门造车阶段。在房建结构设计中，涉及的信息有很多，设计师必须要综合考虑这些因素，例如建筑所处地区外界环境、开发商与居民需求矛盾，同时还要建筑市场原材料性能，根据这些情况，做好统筹规划，合理布局，从而为整个设计过程提供准确的数据支持，增强结构设计的科学与合理性。但，在实际设计中，部分设计人员信息来源渠道有限，难以实现这一目标，由于理论知识掌握不牢、设计思想比较保守、没有准确把握市场行情，导致设计方案缺乏合理性，与房建的实际建设效果相差甚远。
4.2 结构布置缺乏合理性
在房建结构设计中，结构越规则，其布置才会越合理，这也是房建结构设计的重中之重。一方面，必须要合理规划建筑平、立面外形尺寸及抗侧力物体布置格局，从而满足承载力等各项需求。另外，受各类因素影响，结构不规则比较常见，尤其是建筑结构比较复杂的话，应用一些简化的定量指标对不规则程度进行划分，并明确规定其范围，实现难度比较大。
4.3 异形柱结构设计问题
近些年，在房建施工中，尤其是高层或小高层住宅建筑，异形柱结构设计应用比较广泛。但异形柱结构设计还存在一些突出的問题，主要表现为异形柱结构房屋高度要求高、结构布置不够合理、体型不对称、抗震构造措施缺乏有效性等。当前，对于异形柱整体承载力，特别是节点承载力与结构延性问题，研究深度不足，没有充分认识到异形柱结构的抗震性能。面对这种情况，异形柱结构设计中，房屋高度设计必须要合理，反复确认结构的规则性，同时加强抗震促使，从根本上提高房屋建筑的整体安全性。
4.4 房建框架结构设计存在的问题
在房建框架结构设计中，其不合理性主要表现为：（1）纵向框架设计缺乏合理性。在房建框架结构中，纵向与横向框架都很重要。但在实际设计中，部分房建设计重视横向设计，忽略了纵向设计，导致箍筋、配筋配置不均匀等问题不断出现。（2）承重柱截面高度设计缺乏合理性。在房屋结构设计过程中，设计人员为了受力分析的方便，鉴于承重柱截面高度设计的比较小，从而为房屋整体施工质量埋下了很大的安全隐患。
4.5 屋面配筋设计存在的问题
在房建结构设计中，为了省事，设计人员直接依照下梁尺寸计算屋面直梁、尽管这种计算能够降低建筑屋面梁的荷载力，但由于屋面配筋量不足，受混凝土收缩、温度应力等因素影响，建筑屋面梁出现裂缝。
5、结束语
综上所述，通过以上对房屋建筑设计中结构设计优化的应用分析，发现在结构优化之前，先选择好设计变量，然后确定目标函数，确定约束条件，设定好优化设计方案等，优化中做好整体性的优化，再进行细致分析，进行分步优化，达到优化的目的，尤其要重视对上部结构的优化设计，其对整个建筑的安全性有很大影响，希望引起设计人员的重视。
参考文献：
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[5]张鹏.探讨房屋建筑结构设计中的常见问题[J].中国建筑金属结构，2013，（20）.
论文作者:刘艳华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/2
标签：结构设计论文; 建筑论文; 结构论文; 屋面论文; 建筑结构论文; 房屋论文; 截面论文; 《基层建设》2017年第21期论文;