韦松宏 肖超

摘 要：在房屋结构设计中，除了要考虑建筑实用性、安全性之外，还应考虑建筑设计的经济性、美观性，以满足人们对于建筑功能的不同需求。房屋结构设计涉及因素较多，为了保证建筑结构设计的合理性，保障建筑整体质量，就需要结合建筑结构设计的现状，实现结构优化设计，通过优化来降低建筑的含钢量及成本，从而实现经济性。基于此，本文根据实际项目案例经验针对建筑设计中的结构设计优化策略展开探究，以供业内相关人士参考。

关键词：房屋结构；建筑结构；设计；优化

1房屋结构设计中建筑结构设计优化的流程

在房屋建筑结构设计中，结构设计优化理念的应用主要包含以下几个步骤：

1.1构建结构优化模型

为了保证结构模型建立的科学性，就需要从大量的变量中选出关键的参数，结合设计规范和本项目信息，确保相关参数取值的正确性，以此完成结构模型的建立，并计算得出相应工况下的配筋数据。模型构建一般分为两部分，一是选出合适的设计变量，为模型构建奠定良好基礎，并且还会对参数选择产生影响，所以说，科学地选取相关参数能够减少后期优化设计过程中反复的计算工作量；二是确定结构受力体型和模型，找出满足本项目结构设计的最优设计方案，从强度、弹塑性以及尺寸等方面确定具体的约束条件，保证约束条件处于合理范围之内，满足结构优化设计的需求。

1.2优化设计计算方案

不同约束条件、设计参数等在建筑结构优化的过程会产生一定的影响，所以，在相应的计算过程中，一定要把约束条件进行转化，只有将其转为非约束条件之后才能够确保结构设计优化过程的完成。此外，还应结合变量因素进行全面考虑，借助科学的计算方式，实现建筑结构的优化设计。

1.3分析结果

针对计算机计算的数据信息，需要经过详细分析以确定最好的优化设计方案，通过全面考虑各种阻碍因素，保证结构设计优化工作的有序进行。由于建筑施工耗费较大的人力、物力等，结构优化就需要在保证质量的同时注重指标控制。建筑结构优化设计需要在经济、技术之间找到相应的平衡点，消除两者间的矛盾，并意识到技术对于经济效益的积极作用，注重先进技术的合理应用。

2房屋结构设计中建筑结构设计优化的策略

以某房地产开发公司为例，该项目规划的用地面积为76656m2，建筑的总面积为268604m2，其中有8栋高层建筑，6栋小高层建筑、售楼中心，场地设置在地下室1～2层。

如表1所示，为该项目的设计荷载。室内首层楼板设计恒荷载标准值：≤1.5 kN/m2（不含楼板自重）。楼面二次装修荷载标准值：≤1.5kN/m2；下沉式卫生间填充料自重：≤14kN/m2。

结构位移采用w0=0.35kN/m2；对于承载力设计，采用1.1倍放大系数；对于地面粗糙度，选择C类，体型系数

为1.4。场地地形和岩土层变化较大，大多为中软土～中硬土，仅部分地段是软弱土，且基本挖除。

2.1结构形式设计优化

结构形式的合理选择关系着整个项目建设，在结构选型过程中，需要从多个角度考虑，如建筑结构的高度、用途、抗震性等，选出适合的结构类型。常见的建筑结构体系有以下几种：

2.1.1框架结构

该结构主要由地中承重构件组成，即基础、楼板、梁、柱，属于承重结构，通过连系梁将各大平面连起来，构成空间结构。

2.1.2剪力墙结构

该结构就是钢筋混凝土墙，在高层建筑中的应用有助于提升建筑结构抗侧力刚度，提高房屋刚度、抗剪强度，墙体也是房间的分隔构件，并且承受所有的竖向以及水平荷载。

2.1.3框-剪结构

框-剪结构是在框架结构中设置剪力墙，吸取两者的优势，不仅可以为建筑平面设置提供大空间，还有较强的抗侧力性能。

2.1.4筒体结构

该结构是使用剪力墙构成空间薄壁筒体，形成竖向悬臂箱形梁，增强梁的刚度。筒体结构又划分为成束筒、筒中筒、框架—筒体、巨型结构等多种。

每一种结构体系具有各自的优缺点，在建筑结构体系的选择过程中，一定要结合建筑的功能续期、施工技术、预算、房屋设计年限等多个方面综合考虑，选出最合适的结构体系，防止后期重建、改造而造成较大的浪费。在该工程中，最为合适的结构体系为剪力墙结构，其主要是钢筋混凝土墙体连接而成，能够承载水平、重力荷载，并且也可以作为房屋分隔内墙、围护外墙。该结构的抗侧刚度较大，承载力满足实际需求，且具有较好的抗震性能，在平面布置上具有一定的灵活性。从该项目建筑层数、使用功能、荷载等多方面因素来考虑，剪力墙结构体系最为合适。

2.2结构楼盖体系设计优化

本项目商业部分以2层框架结构为主，楼板常用的楼盖体系有单向单次梁方案、十字梁方案、大板方案等；而造价较高的地下室顶板的楼盖结构体系常用的有十字梁方案、单向双次梁方案、井字梁方案、无梁楼盖方案这几种。为了做到最好的经济性，在相同荷载及参数条件下，做了标准跨分别进行计算和配筋，并由预算人员完成了造价计算。

2.2.1商业屋面楼盖分析

参数条件：1.砼强度为C30；2.附加恒载为11.8KN/m2

（屋面覆土600mm），活载为2.0KN /m2 ；3.抗震等级：四级。

根据表2数据分析，当采用十字梁方案时，每平方米造价最高，因此优先淘汰；而单向单次梁和大板方案造价成本基本持平，大板略微更省，但考虑本项目屋面有种植需求，综合考虑楼板挠度及裂缝问题，最终商业部分屋面楼盖方案选定为：采用单向次梁方案，板厚 120mm，通长筋配筋率 0.2%。

2.2.2地下室顶板的楼盖分析

参数条件：1.柱网7.8m×8.0m，砼强度为C35； 2.附加恒载为28KN /m2（屋面覆土1500mm），活载为4.0KN /m2（非消防车道部分） ；3.抗震等级：三级。

根据表3数据分析，井字梁、十字梁方案造价均最高，因此优先淘汰；无梁楼盖方案次之。根据近些年一些实际案例，无梁楼盖运用在地下室顶板存在一定安全隐患，主要体现在地下室顶板在施工过程容易出现一些人为超载的隐患，而无梁楼盖在发生冲切破坏时容易形成脆性破坏，因此方案亦不予考虑。相对的，单向双次梁方案安全性有保障，造价更低，最终地下室顶板的楼盖方案选定为：采用单向双次梁方案，板厚 160mm，通长筋配筋率 0.2%。

根據以上两个案例，每一种结构楼盖体系具有各自的优缺点，在建筑结构体系的选择过程中，一定要结合具体项目使用部位的使用功能、荷载条件、参数等多个方面综合考虑，在确保安全性的前提下，使用最经济的楼盖结构方案。

2.3结构构件设计优化

在房屋建筑结构设计优化中，通过优化构件设计，管控钢筋混凝土的实际用量，有效降低工程造价，提升经济效益。对于竖向构件的设计优化，想要确保建筑布局的灵活性，通常在建筑的内外墙、角部等位置布置剪力墙，在内部剪力墙的布置过程中，最好不要对室内空间的使用产生影响。在符合结构侧向刚度要求的基础上，增加结构抗扭刚度，减小扭转位移。同时，基于国家现行规范，合理增加邻近剪力墙之间的距离，减少剪力墙数量，保证墙体承受均匀的竖向压力，把控好剪力墙的轴压比，并在此基础上，减少剪力墙，结构构件所占的空间也随之减少，有助于提升经济效益。剪力墙为受剪构件，当其截面的取值较为合理，配筋基本为构造配筋，对于节点区主筋、箍筋，都可以根据最小配筋率进行配置。当剪力墙的混凝土强度等级取值合理，并且达到轴压比的要求，减少结构刚度以降低造价。

3结论

伴随着社会经济的不断发展，房屋建筑已经成为管控的重要对象，人们对于建筑的要求不只停留在其实用性、安全性，还对建筑的外观、经济性等提出了较高的要求。房屋建筑结构设计优化意义重大，既能够保证建筑功能性、安全性，还能够实现资源优化配置，降低工程造价，提高经济效益。因此，在房屋建筑结构设计中应用新的设计理念，结合建筑的使用功能、现场环境、设计使用寿命等多方面因素进行综合分析，从建筑主体结构、结构形式、给排水系统、构件等几个方面优化建筑结构设计，通过采用最佳的结构设计方案，在满足业主对房屋建筑需求的同时，有效推动建筑行业的良好发展。

参考文献

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