房屋建筑结构设计的经济性和优化技术章学波

房屋建筑结构设计的经济性和优化技术章学波

章学波

浙江省温州市瑞安市325200

摘要：随着现代化发展水平的加快，在过去的十几年间，我国的经济建设取得了稳步的提升，这在很大程度上都要归功于房地产行业的带动，可以说房地产与建筑业已经成为当前我国经济发展的龙头行业，这让人们的生活水平得到了快速的发展和进步。在房屋建设投资过程中，房屋建筑结构的优化设计自始至终都是重点内容之一，可以说在今后的一段时期内，需要把房屋建筑的经济性作为设计的重点，并且不断完善以及更新相关的设计理论，采用更加先进的技术手段来让建筑业呈现出突飞猛进的状态。

关键词：房屋建筑；结构设计；经济性；优化技术

一、房屋建筑结构设计优化技术的概念

房屋建筑结构设计优化，就是指在房屋建设过程中，充分发挥建筑材料本身具备的功能，使建筑设计各个构件与组合之间能够相互配合，实现整个房屋建筑工程的结构优化。结构设计优化后，相比传统的设计，在建筑安全性能与建筑的审美价值上都有明显的提升，满足人们日益增长的居住需求。建筑结构设计优化还能够提升房屋建设的经济性，因为通过优化结构设计，可以有效控制建筑材料的用量，降低房屋建造成本，并且在建筑的设计方案与决策上也更加科学，使得整个房屋建筑达到安全实用、经济美观的效果。

二、房屋建筑结构设计中优化技术的主要内容

结构设计优化首先体现在结构的概念优化设计。主要包括结构体系、建筑外形、建筑平面等等，这就要求结构优化设计在建筑方案阶段就要介入。选择合理的结构体系，采用尽可能规则的建筑外形和建筑平面，避免大开洞和大悬挑，以及立面刚度突变，这些不仅可以大大提高结构的安全性能，也是结构优化设计的重中之重，对控制建筑造价尤为重要。

其次是结构主要构件的优化设计。主要包括结构构件的布置、构件尺寸的选择、含钢量的控制等等。结构构件的布置及尺寸既要符合建筑功能的需要又要满足结构计算的要求，同时还要控制造价。竖向构件的布置尽可能均匀，采用合理的轴压比；框架梁、连梁采用合理的跨高比；楼板采用合理的厚度以充分利用板内钢筋等等。而含钢量的控制是为了保证结构设计中大部分构件的配筋都在合理的构造配筋范围内。有的时候过大的配筋对结构反而是不利的，比如我们设计理念中的强柱弱梁和强墙肢弱连梁，其目的就是让框架梁和连梁先破坏来保证结构竖向构件后破坏以防止结构整体发生倒塌。如果没有很好的理解我们的设计理念，盲目加大配筋来解决安全问题，实际上效果适得其反，使结构变的更不合理了。

最后是结构细部节点的优化设计。结构的细部节点包括建筑外立面线条节点、阳台雨棚、圈梁构造柱、压顶过梁等等。这些节点往往单个体量较小，但是数量却很多，对于整个建筑单体或者整个项目来说也是一笔相当可观的造价，因此往往会被大家忽视。对于这些节点，在满足计算要求和构造要求之外，应严格控制其配筋，避免出现额外浪费。

三、房屋建筑与经济性关系处理

在对房屋建筑与经济性关系进行处理的过程中，首先应该对建筑结构和建筑层数之间的关系进行正确的处理和分析。对于房屋建筑而言，和建筑层数有密切的经济性关系的部分一般就是公共性结构部分，例如屋盖和地基。一栋建筑中通常只有一个公用屋盖和一个地基基础，无论建筑层数如何增加，公用屋盖和地基基础也只能是一个。公共屋盖的自身造价通常与建筑层数关系不大，因此建筑层数越多分摊到每层的屋盖成本就越低；但是地基基层的自身造价通常与建筑层数呈正相关关系，建筑层数越多，其地基承受的压力也就越大，需要的建造成本也就越多。可见建筑层数对结构造价的影响是两方面的，我们需要进行综合性的权衡，在保证结构安全的前提下，实现单位成本下最大的经济效益。

其次需要处理的是建筑用地面积和建筑层数之间的经济关系。在处理这一关系的过程中，如果不考虑外界的因素，只是从建筑用地面积与建筑层数之间的关系进行考量的话，那么建筑层数的增加必然会使其单层用地面积减小。但是在实际工程设计的过程中，并不能忽略外界因素的影响，其中最主要的就是建筑的日照采光，为了使每栋建筑都满足规范要求的日照，相邻建筑就需要一定的间距，而建筑层数越多需要的建筑间距也就越大，这就导致了房屋建筑的附属用地面积出现了增加，扩大了用地成本。因此需要对建筑用地面积和建筑层数之间的经济关系充分考量，确定满足日照且舒适度最优的方案。

此外还需处理建筑结构与施工设备之间的经济关系。施工设备是房屋施工过程中的重要组成部分，他的质量直接关系到房屋的施工质量。在实际施工过程中，建筑结构越复杂需要的施工设备种类也就越多，施工时间也越长。而且有些结构构件的施工具有一定的危险性，如大跨度梁，大悬挑构件，高支模等等，这些构件的施工需要设置一定的安全措施才能展开施工。因此为确保房建工程的经济性，我们需要最大限度简化房屋结构的复杂程度，同时还要最大程度消除需要进行危险施工的结构构件。

最后是建筑外观与经济性关系的处理。建筑外观设计在很大程度上受到经济的制约，但是建筑外观的艺术特征又并不是完全由经济来决定的。在很多情况下，设计师发挥其主观能动性能够在经济条件有限的条件下，运用技术手段和构图法则，设计出实用且美观的建筑外观。所以在构思和立意的过程中要处理好实用、美观、经济三者的关系，合理安排，使这三者发挥出各自的优势。

四、优化技术在房屋建筑结构设计中的几点思考

结构设计优化应重视前期参与。建筑前期方案阶段对建筑工程造价具有深远的影响，然而现状是很多项目在前期，结构专业并未介入设计优化。这就造成在方案阶段就忽视了建筑结构的合理性和可行性，这样的建筑设计会对结构设计造成直接影响，使后续的结构设计增加了工作难度还增加了工程造价。可见项目前期的参与对合理的结构形式和设计方案的选择至关重要。

注重基础部分的结构优化设计。对于房屋建筑工程，基础部分的造价占总工程造价的很大一部分，应着重考虑这一部分的结构优化设计。根据项目现场实际情况及地质勘查报告等，选择合理的基坑支护形式、地下室结构形式及桩基类型等。通过对多种设计方案的分析比较，选取满足规范要求及安全使用需要的经济方案。

结构设计优化还体现在建筑结构的整体优化。结构设计不但需要确保不影响建筑功能，同时还要确保和建筑整体平面的配合。结构柱与墙的布置，需要和建筑平面的基本功能相一致，符合各个房间的进深及开间。适当简化建筑系统，避免出现墙与柱错位的现象。进行楼梯和电梯设计的时候，一定要在一些应力集中或受力方向较多的区域进行构造加强措施。采用承载能力较强的建筑材料，而在一些非承重构件中使用材质相对较轻的建筑材料，以减轻其自重。

结束语

建筑结构设计优化对于选择合理的设计方案、有效利用建筑材料及减少工程造价都有着重要意义。我们需要在具体的工程实际中合理的运用优化技术，使得建筑结构设计能够更加科学合理，创造出更加安全、舒适、温馨的居住环境。同时，建筑结构设计优化又是一个极为复杂且综合性极强的系统性课题，我们仍需加大对建筑结构设计优化的研究。

参考文献

[1]楼映映.论房屋建筑结构设计中应用优化技术.《城市建设理论研究》，2014

[2]蒙贤贤.房屋建筑结构设计的经济性及优化技术应用探讨.《大陆桥视野》，2017

[3]杨彬.简谈建筑物结构优化设计.《农家致富顾问》，2014