李运河 王勇

摘要：对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对结构设计进行优化。

关键词：房屋结构设计；设计优化；应用

1 房屋结构设计中建筑结构设计的优化要点

1.1统计结论的分析

设计者对所需要的数据计算结果进行分析，可以找到不同设计方案之间存在着相同之处和不同之处，进而选择出最佳的方案。对这些结果进行分析，需要设计者站在多个角度对其进行思考，从而得到最佳方案。站在客观的角度进行分析，房屋建筑的成本较高，所涉及的利益方也是多方面的。因此，设计者在对房屋结构进行设计的过程中，还需要对经济性以及经济含量等多加考虑，对这些内容进行妥善处理，尽可能的实现多方利益达道一个平衡状态。

1.2结构模型的设计

房屋机构设计当中的建筑模型设计，通常被分为三个阶段，分别为选择变量――确定函数――衡量条件。首先，是对变量进行选择，和工程目标相类似的参数包括房屋的价格参数、预期生产损失参数等。一般情况下，一个工程的实施和多个数值有联系，设计人员往往将这些数值作为依据。因此，一个变化幅度比较小的参数对设计人员具有重要意义，这些数值会导致建筑设计等和计算相关的而工作难度被有效降低，能够帮助设计者很快找到和这次设计目标相符合的数据组。当这一数据找到之后，从而对最佳方案进行选择，进而使我们的房屋结构设计得到优化。其次，确定相应函数，在进行工程设计过程中，需要对房屋的横截尺寸以及钢筋的尺寸进行预先确定，相关设计人员需要在众多函数中找到和这些尺寸相符合的函数组，并进行不同性质的分析，从而能够在最大限度上降低房建费用。最后，是衡量条件阶段，这一阶段的条件主要指的是在房屋结构设计过程中，设计者借助工程目的，并结合实际施工情况对其进行分析，从而得出多种束缚条件，进而保障工程和相关规定相符合。通常情况下，这些条件中有房屋尺寸、构架的稳定性、墙体裂缝限度以及结构刚性等。

1.3计算方法和最优程序的选择确定

对房屋建筑结构进行设计和优化的过程中，所涉及到的内容有相对复杂的变量和对各种设计条件的计算。针对这一内容，当设计者进行演算的过程中，需要选择相对合理的计算方式，尽可能的使运算更加简便。针对一些附加条件的问题进行演算的过程中，将附加条件进行忽略，可以更加容易得到计算结果，从而帮助设计者节约更加的时间和精力。

2 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用实践

2.1建筑主体优化

对于房屋建筑的上部结构设计，相关建设人员应通过建立相关的模型来实现系统优化。首先，应通过合理设置剪力墙来保证剪力墙结构整体质量的均匀性。即将房屋建筑楼层中平面刚度的中心点与楼层整体结构的重心相重合，这就降低了地震、风力等不可控的自然因素给剪力墙造成的影响。其次，在进行房屋结构设计时，要尽可能的采用大开间的剪力墙构造，这就可以加长剪力墙的墙肢长度，从而减少墙肢的数量。在此情况下，工程建设就能减少混凝土材料的用量。再次，由于剪力墙内部的暗柱是由普通的钢材铸造而成的，采用大开间剪力墙的结构设计，还能有效减少钢筋材料的使用量。最后，如果房屋建筑工程的结构设计条件不足以提供大开间的剪力墙设计，而且设计的抗震抗压等级较高，那么则不能采用大开间的结构设计。

2.2局部与整体优化

房屋建筑工程的结构设计具有层次性和复杂性的特点。因而，在层次性设计方面，相关建设人员要根据工程项目的结构体系、设计体系以及安装建设体系等，来实现局部与整体的设计优化。此过程，由于各个体系内部存在许多下属体系，这就要求设计人员要逐一冲破布局间的横向关联，进而实现叠加。而从复杂性的设计方面来看，设计人员的要从零部件的选取、建筑材料的选择以及结构类型的对比等来进行设计优化。

2.3桩基础优化

房屋建筑的桩基础结构设计，要根据业主提供的相关地质勘察报告。这样一来，就能结合工程项目的实际情况来进行结构设计优化方法的实践。以某房屋桩基础结构的设计建设为例，结构设计人员依据业主提供的地质勘察结构，设计采用钻孔灌注的施工方式，并将桩径设计为700mm。为节约桩基础结构的设计应用成本，在建筑方案的成形阶段，设计人员应通过桩基静荷载试验来预估柱下荷载，这是确定最终抗拔桩、承压桩承载力特征值的有效方法。对于该工程的地下结构，由于地下室的埋深较大，且具有地下水丰富的设计特点。相关建设人员采用了抗拔桩设置，来降低地质条件对桩基础结构设计实践的影响。

2.4结构与电气专业优化

当房屋建筑结构的电气管线是以导线的形式设置在金属管或是楼板暗装内，这就会给预制结构的作用发挥带来一定影响。因此，设计人员在设置穿过梁管线的过程中，应预留出相应的孔洞。此过程，不仅要保证梁宽与墙厚的一致性，還要孔洞预留的合理性。对于条件限制的不一致问题，结构设计人员可通过墙侧面与梁侧面保持平齐的方法，来确保穿梁管线不会露出墙外。

2.5与排水系统的协调优化

目前，房屋建筑排水系统房间存在许多机械设备，由于其荷载强度与荷载能力较大，这就会给系统与结构的运行带来安全隐患。针对这一问题，设计人员可通过确保管道的预留深度和预留尺寸，来优化结构的设计应用效果。具体来说，可通过加固楼板的钻孔位置，来提高排水系统的运行效果。此外，还要注重水平方向系统管道的设置，即水平管线是否贯穿梁柱。

3 结构设计优化的作用

3.1降低建筑总造价

在结构优化设计中，建筑层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用土地面积将越小，这样节约了土地占用面积，但随着建筑层数的提高，总建筑高端提升，楼与楼之间间距也在提升，传给基础结构的荷载也会增加，我们则要增大基础，又会扩大土地占用面积。虽然这样单位面积会有所降低，但是还是没有屋盖效果那么明显。

3.2提高建筑结构经济性

随着建筑层数提高，墙体面积和柱体积也会增加，导致结构自重增加，基础结构的承载力相应增加，水、电气管线相应加长，如果层数降低，可节约材料、利于抗震等，当建筑高度减少，两建筑间的日照距离也相应减少，间接节约了用地。如果建筑面积相同，选择的不同的平面形状，建筑外侧外墙的周长也会不同，合理的平面模型使外墙周长减少，外墙砌体、基础设施。内外表面装修都会减少，与此同时还提高了受力性能，增强建筑经济性。优化方法的运用，协调了建筑各部分单元，使建筑在更加美观的同时增强了建筑的可实用性，还减少了总体建筑的工程造价，这符合了现建筑结构的效益需求。

房屋建筑结构设计优化技术在现实的运用中，可以达到物美价廉的效果，不仅实现了房屋的美观和实用性，而且突出的节约了工程造价。在每个投资者眼中，在保证建筑结构可靠性和科学性的前提下，同时在建筑长远效益下，最大程度的节约工程成本，是首先考虑的因素，这样才能实现可持续性发展，用最低的投资成本获取最大的经济效益。

4 结语

对于相关的设计人员来说在对结构设计进行优化之前应该对建筑工程做出相应的实地了解，从而才能够设计出相对比较安全、经济、美观等的建筑，同时还应该要不断加强自身在设计结构方面知识的学习对结构设计优化技术的发展进一步的推动。

参考文献

[1]许宗雨.探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].江西建材，2014

[2]徐金苗.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].江西建材，2014

[3]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

（作者单位：1.山东省华都建筑设计院有限公司；

2.济南市人防建筑设计研究院有限责任公司）