施颖 王文彬

摘要：建筑作为固体艺术，是美观与结构以及设计共同作用的结果。对于居住性房屋的结构，在设计上要求适用经济、美观安全，在施工中，便于作业等，尽可能地提高空间的利用度，把有限的资源最大化地发掘出来，完成经济适用的目标。而设计上优化方法的应用，不但可以让造型的美感突出，又能在结构上注重安全，使得竣工后的建筑经济、合理，真正做到经济适用。

关键词：房屋结构设计;建筑结构设计;优化

1.建筑结构设计优化的重要性

在房屋结构设计中采用建筑结构设计优化技术，不仅能够实现建筑物的美学价值、实际使用价值和经济价值等各种价值，还能够节约建筑成本、保护建筑物施工现场附近的生态环境。因此，恰当地运用这种结构设计技术，可以实现房屋建筑的综合效益。建筑商追求的目标是：在保证房屋长期使用性能的基础之上，最大限度地节省建筑物的设计和施工成本，节约原材料，并缩减建筑投资。只有保证房屋结构稳定、耐用、美观，才能满足用户不同层次的需求，也才能给建设单位带来最大的经营利润。

与旧式的建筑结构设计方式相比，建筑结构设计优化方案可以使房屋建造的成本降低30%左右。采用优化的设计技巧，可以合理配置各种资源，充分利用建筑原料，并协调好房屋内部各个独立的单元，使这些独立的部分互相配合，共同发挥作用;采用优化的设计技巧，可以在创新设计方式的同时，确保建筑物的安全性能达到既定标准，保护居民的生命健康和财产安全;采用优化的设计技巧，还可以帮助建筑物结构的设计者认真规划建筑设计方案，选择最科学、最合理的设计方式，实现建筑结构设计的最终目标。

2.房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施分析

2.1 结构设计中的实用性与艺术性结合

建筑物其实就是建筑师的艺术品，建筑师在设计建筑物的时候，始终期望将自己的意图表达得淋漓尽致，追求艺术性与实用性的最佳融合。结构设计人员首先要保证所涉及房屋建筑的安全性，然后对于建筑的结构形式进行改善，不断完美，以全面体现建筑设计师的美学意图。在房屋结构设计当中，满足设计师的设计意图是基本标准，平面布局须要精确对称，有规则性，最大限度缩减质量与刚度两者之间的差异，以避免建筑物因荷载作用发生扭转问题。竖向布局应以满足房屋的功能为基础，确保竖向承重构件上下贯通，使用转换层来降低设计或结构分析的难度与成本。除此之外，竖向布局刚度须要实行渐变，以避免应力的过度集中现象，增强房屋结构抵抗水平动力的荷载。

2.2 结构设计信息优化技术

由于房屋建筑结构受到设计变量等条件的约束，很难用单一的结构优化方法。因此应开发一种更为实用方便的参数定义优化软件，减少设计者在结构优化方面的精力和时间。我较为推崇的是 TBCAD 系统，这种系统是针对结构方案设计、建模、分析、评估等为一体的成本控制软件系统，该可以进行结构方案的指导设计，使得方案的人力、物力和财力资源等趋于最优状态。系统的信息分为两个时间段进行优化，第一個时间段是通过对材料的分配调整，使用最少的混凝土用量满足侧向刚度的要求，系统在这个时间段的目标函数是混凝土的使用量，而结构构件的断面大小则是设计的变量。第二个时间段是对构件强度的优化，通过对构件结构的断面大小以及钢用量的调整，使得构件的强度要求实现只需较少的结构造价。

2.3 选择节能指标较高的结构类型

房屋结构形式的选择，意味着选择不同工程造价的建设模式，常见的结构设计模式有如下三种：（1）短肢剪力墙结构，这种结构形式常见于高层建筑，以混凝土结构技术规程为依托，这种结构形式相对于剪力墙的抗震级别要高，比起剪力墙，构造钢筋使用数量不多。（2）框架结构，具有大开间、布局灵活性强和造价成本低的优点，但这种结构抗震能力弱，柱截面较大，形成的柱角凸出部位会妨碍家具的布置。（3）框架一剪力墙结构，即在框架结构中合理进行一定数量剪力墙的布置，这种结构合理，适用能力强，而且能够应对各种不同的变形压力，是一种抗侧力较好的结构。以上的三种结构模式各具优缺点，但我们在选择结构模式的时候，不能片面认为造价最低的方案就是最科学合理的方案，而是我们要结合房屋业主的功能需求，以及建设单位的投资水平和施工能力等方面的因素进行结构类型的综合分析，将投资与收益进行平衡优化，根据工程条件的客观实际情况选择最为合适的结构模式。

2.4 各种功能结构的优化设计内容

结构抗震的经济化设计，主要针对高层的房屋建筑，高层建筑的水平荷载结构造价占所有结构的绝大部分造价，在抗震结构设计中，抗侧力结构是造价控制的重点内容。尤其是在建筑物层高增加之后，抗侧力结构的造价也会随之增加。因此，抗侧力的结构必须进行合理选用，以便形成造价优势。上文已经对常见结构形式进行了一定阐述，虽然每种结构形式都具备一定的抗震性能，但所达成的经济效果确是各不相同的，因此设计人员对房屋结构的设计要充分了解各种结构模式的抗震性能和经济指标，把握好房屋的体型、结构的体系以及刚度的分布等，针对抗震的薄弱环节通过抗震构造措施进行改善，将抗震结构设计的成本降到最低。

3.房屋设计中需要注意的事项

3.1 构造柱与承重柱混淆

在房屋结构设计中，构造柱和承重柱必须要区分明确，可是一部分房屋建筑由于结构设计不合理，导致构造柱当作承重柱使用，严重降低了房屋的安全性和耐用性，下面两个例子就是构造柱当作承重柱使用可能导致的后果。

构造柱当作承重柱使用之后，会导致构造柱提前受力，使其对砌体的约束作用受到影响，在这种情况下，一旦房屋受到地震作用，应力就会集中于构造柱，导致构造柱迅速损坏。由此可见，如果将构造柱当作承重柱使用，构造柱就会失去应有的拉结作用，同时构造柱也成为了房屋结构中的脆弱环节，为房屋使用者带来安全隐患。构造柱的根基通常都位于地圈梁当中，因此构造柱的根基无法满足承重柱的抗弯、抗压强度，如果构造柱被当作承重柱使用，很容易导致构造柱下沉，使房体产生裂缝。

3.2 悬挑量的梁高

悬挑梁是房屋结构中比较重要的一个组成部分，他对于地震的发生十分敏感，如果是在竖向地震的作用下将会很容易失去承载力。在平时的房屋结构的设计中很多工作人员对于悬挑梁的检查度不够全面。在检查时不能只是检查悬挑量的质量问题、坚硬程度，更多的是对于它的高度检查。如果悬挑梁梁高过小则会严重影响房屋的安全问题。例如悬挑梁的梁高过小会造成截面的压力过大即使没有地震，时间久了也容易产生缝隙，使两边变形或者会使梁支座周围产生裂缝，并且会逐步向外扩散从而造成房屋的不安全性。

4 结语

综上所述，一个建筑要达到精美的效果，设计师需要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。在房屋结构设计中，要采取适用、经济、安全、便于施工和美观这五种效果措施。房屋结构设计中，应用建筑结构优化设计方法可以满足这一要求，保证建筑美观、造型优美，同时又能够便于房屋的施工，使房屋安全、经济、适用。在进行建筑设计的实践过程中，应加强实践探索，降低经济成本，以达到经济效益的最大化，从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的情况下合理进行结构设计。建筑结构设计优化是一个十分复杂且具有比较强的综合性的系统性问题，因此我们一定要加大对于建筑结构设计优化方法的深入探究的力度。

参考文献

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