房屋结构设计优化技术体系构成理论分析

房屋结构设计优化技术体系构成理论分析

庄佳杰

惠州市建筑设计院有限公司

摘要：根据房屋建筑优化设计基本理论，从房屋结构整体优化设计角度着手，对结构设计优化方法体系组成进行详细的理论探究。基于优化设计理论管理房屋投资属于一个重要问题，需处理好结构设计技术和经济的对立一致，不仅要满足安全应用标准，也要节省投资费用。

关键词：房屋结构；方法体系；组成理论；设计

按照国内房屋建造成本组成研究，土建成本占比较大，土建费用一定程度上取决于房屋设计师对设计观念、规范设计的科学掌握。房屋工程设计师要严格遵循建筑设计标准中安全适用、科技先进、经济科学、便于施工等原则，精心规划出使建设方满意的房屋建筑。现代化建筑技术成果的使用能够节省工程成本，增加经济利益，采取优化设计方法对比选取完善的设计方案，更节约了工程总支出，并且起到了较大作用。结构完善设计方法能让设计师由被动分析变成主动设计，相较于传统设计，采取优化设计方法，能够节省土建成本的10%~30%。完善设计技术能够科学使用原材料，协调好建筑内部结构，充分体现设计观念，而且还能科学预测整体设计方案上出现的薄弱部分。

1、房屋建筑设计优化方式基本原则

1.1功能性

房屋结构不仅要适应人们的居住需要，也要具有其它功能，且伴随人类对物质、文化及精神需求的提高，其对建筑功能的要求也不断增加，所以，在房屋工程设计优化方式中，需要遵循功能性原则，为建设单位提供良好的住房体验。

1.2经济性

房屋结构规划内容很广，涉及房屋用地材料、工艺技术等。所以，设计环节唯有最大限度完善房屋结构规划方法，方可节省资本，防止浪费。但在设计、施工环节存在许多不确定性因素，所以极易由于成本而引发大量矛盾，无法满足房屋结构的全部条件。这就需要设计师在规划房屋结构时，考虑多方面因素，严格管理房屋成本，才能保证房屋按期完成。

2、房屋结构规划优化方法体系组成理论探究

从狭义角度来说，结构设计优化一般指直观优化，其是工程经济学领域的论点之一。直观优化包含选择性优化与直接识别性优化，选择性优化是按照有限的多个选项，设计者通过初步研究，按照设计指标选取最好的处理办法；直接识别性优化是按照设计者的工作经验与直觉知识判定与选取的优化分析办法。直接优化办法属于一种关键而方便的途径，但其依靠设计师直观知识的广泛性、逻辑判断水平与丰富的实践经验。

房屋结构规划中结构分析计算系统的普遍使用，把设计者由繁琐的力学公式中解脱出来。伴随现代房屋体量的增大，楼层不断增多，优化设计能有效节省工程总支出，防止不必要的资源耗费^[1]。设计师在设计时要基于理论知识及工作经验，重视概念设计，掌握各项方案的优缺点，由此选取最经济有效的设计方案。而概念设计主要指在特殊建筑空间与环境状态下，通过概念性近似计量办法从宏观方面掌握结构设计方面的各种问题，快速高效选取与结构功能需要相一致的结构体系计划。

结构设计优化的关键指导思想即提升结构分布方案的科学性，防止耗费。但这并不代表剪力墙结构必定比框架结构更好，也不表示结构竖向承重部件越少越好。房屋设计优化先应满足一个基础条件，即安全需要。无法保证安全性的结构规划优化均是伪命题^[2]。在大量影响建筑结构安全条件中,地震属于一种突发性的天然灾害，可以瞬间危害人们的人身安全及财产安全，所以标准规定房屋需要做好防震设计，达到安全标准后，结构设计完善的目标就非常清楚：将工程土建费用压缩到最少，因结构设计师能力的不同，就算针对同个确定的项目方案，每个结构设计师完成的项目的土建造价也不同。此时，就要求房屋设计师采取结构设计优化概念，认真分析工程各项设计方案，持续展开横纵向方面的对比，选取选用一个使各方都认可的高质量作品。

3. 做好房屋工程设计、科学采用优化方法的有效途径

3.1完善结构形体，修改外观和室内格局

房屋工程设计优化既要以提高房屋安全性、稳固性为主要目标，也要完善结构形体，设计师要根据用户审美需求、附近环境条件，修改室内格局，做好外观布局工作，调节房屋内部各种基础设施分布，体现空间层面的美感和协调性，制定内容齐全的设计方案，结合水文气候、地理条件、人居要求等因素再次设计结构外形和内部格局，对于房屋内的游戏区、休闲区等加以优化，确保其能在投用之后起到最大化作用。

3.2创建结构设计模型，合理选取变量

为迅速检验不同种类设计方案的可行性，找准优化方向，需要采取信息化系统创建结构模型，选用贴合实际的房屋内部数据变量，为房屋结构规划的不断优化奠定基础，创建数字模型、改进设计方案以前，设计者能从整体性层面研究某个设计方案中房屋的各种基本性能，掌握后续结构优化的立足点和重点，对干扰整体方案使用质量的重要因素有精准了解，比如路基土层厚度、承载水平与环境湿度等，把房屋结构所包含的各种参数录入建筑模型当中，使结构设计优化具有高效的数据支撑，设计师要依靠信息化结构模型，研究各种因素和环境条件对房屋应用性能造成的积极影响、不良影响，管理后续结构优化对房屋设计方案准确度造成的误差，选用可以提高优化质量的函数和计算标准，在保障现代房屋结构安全性、实用性的基础上，体现房屋工程优化设计任务的经济性，减少房屋结构成本，科学选用比较合适的房屋构造、技术设备应用方法、施工材料，根据环境条件，改进工艺方案，整体提高房屋建设效率

^[3]。设计者能依靠信息化模型精准计量各种变量，选用通过试验验证可行的计算方式，按照房屋总体功能和用户的质量需求，设置配套的信息分析标准，仿真计算重要的变量信息，整合且深度探究依靠模型与函数展开的信息化模拟任务的统计结果，体现房屋设计方案隐藏的问题和固有作用，平衡可以影响房屋质量的重要变量，掌握每个房屋设计方案的科技水平、经济利益高低，探究房屋设计功能分布。

3.3完善房屋顶部结构

工程设计师要利用信息化模型，挑选科学方法改善系统规划方案，遵循科学性、规范性原则，改进房屋内部剪力墙项目的设计思路，使房屋内部剪力墙总量维持在标准范围内，严控剪力墙建设模式，提高房屋结构刚度及强度，降低各种安全事故出现的几率，使国内现代工程可以更好应对地震灾害、泥石流以及台风等风险，避免出现墙体开裂、管道外泄等情况，为用户提供一个比较安全、舒适的人居环境^[4]。工程设计者要保障剪力墙荷载均匀分布在楼层上方横截面上，采用钢筋砼加工的梁柱支护剪力墙，使高层结构内每个楼层的结构中心相统一，体现结构平面刚度，工程设计者能在保障房屋结构稳固性的基础上，调节剪力墙水平方位与承重水平，解决角度平衡性缺陷，增强剪力墙延伸性，按照现代建筑物总体质量需求、参数指标，进一步探究在现场所获取的信息，尽量满足房屋各项质量标准。

4、结束语

文章对结构设计完善技术的方法与应用进行了探究，并对结构设计完善技术体系组成理论做出了详细分析。房屋工程设计师要根据实际情况，采取结构设计完善技术改进工程设计方案，防止不必要的浪费，减少工程土建费用。

参考文献：

[1]占丽金.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].中华建设,2021(07):104-105.

[2]沈丽.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].居舍,2021(04):85-86+88.

[3]申晓宝.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].工程建设与设计,2020(19):29-30+33.

[4]张明文.房屋结构设计优化技术体系构成理论分析[J].建筑知识,2017,37(08):112.