1、房屋建筑结构设计中优化技术的应用摘要：房屋建筑的性能指标有很多，如房屋建筑的安全性、耐久性、经济性和美观性等。而房屋建筑结构设计质量的优劣，关系到建筑物整体功能的发挥。因此改革建筑结构设计理念，优化建筑结构设计方案不但是节约建筑成本，便于施工操作，更是为了满足人们对房屋功能的需要，为广大民众提供良好舒适的生活居住环境。本文即详细阐述了房屋建筑结构设计中优化技术的应用要点。 关键词：房屋建筑结构；优化技术；细部结构；概念设计；地基基础 中图分类号：TU3 文献标识码：A 一、房屋建筑结构设计优化的内容及其意义 当前，我国经济快速发展，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计
2、，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是改善人们居住环境方面重要手段。房屋结构设计优化理念注重以实际为准则，根据工程建设的基本状况，以计划成本为控制中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学的计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化结果方案。 房屋建筑结构优化设计意义重大，一是大大提高建筑结构经济性，房屋建筑进行结构设计优化可节省材料，有利用抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工
3、程的总成本造价。节约用地，大量资料表明，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价 25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互相协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。 二、房屋建筑结构设计中结构设计优化技术的问题 现代的房屋建筑结构设计优化工作是一个复杂的过程，关系着房屋建筑安全与否，是否经济和适用。在房屋结构优化设计中也会遇到一些问题。 (一) 缺少详细的勘察地质资料 从现在的建筑结构设计工作来看，普遍缺少详细的勘察地质资料，只是简单的依据相临建筑的情况进行图纸设计。勘察施工场地的作用是保证科学的进行地基基础工作
4、，并且达到最基本的安全保障。往往房屋设计工作人员只是把耐力数值控制到最小，就简单认为房屋建筑结构没有问题了，这种技术问题为房屋埋下了安全隐患。在对较软地基进行处理时，忽略了垫层换土设计，只是根据经验判断处理。房屋结构设计过程中，对于较软地基存在的安全隐患没有足够认识，单纯依据个人经验使用砂垫层强化承载力，对于其宽厚度缺乏精确计算，也造成了费用的浪费。 (二) 构造柱设计存在的问题 房屋结构设计中的构造柱可以设计为单一的受力柱，其横截面与配筋必须达到规范的要求，如果房屋结构包含防震功能，还必须要满足防震要求。当构造柱体被当做承重的主体应用时，这就会使构造柱体的受力提前了，从而限制了构造柱体对房屋
5、结构的拉束功能的完全发挥，使整体房屋结构设计暗藏了安全危机。地圈梁通常会植入构造柱体，这种情况下是不需要另外设置基础的，可是当构造柱体充当了承重主体时，柱底部基础抗压能力必然会出现超负荷现象，裂缝也就产生了。在实际施工当中，处于承重梁下的柱体应当达到承重柱体的标准，假如承重梁的负载与跨度呈现最小状态时，梁下也可以使用构造柱体。这时候就要对构造柱体的功能忽略不计，重新检测墙体下半部分的抗压强度，达到要求才能设计施工。 (三) 抗震设计中存在的问题 在抗震房屋结构设计中，设计人员普遍认为六度设防可以看成是没有设防。为了方便受力分析，设计人员往往把柱体横截面较小设计，增加梁的线刚度，将梁设计成为铰支
6、梁，柱体的抗压能力设计成轴心抗压。这种操作方法能够方便分析房屋结构的受力，但是给整体的房屋结构安全带来了危险。忽视了梁与柱之间的弯矩约束，还有柱体的截面积较小，整个房屋结构一旦受力，抗弯能力明显不足，造成了梁底显现裂缝。 (四) 承重墙设计中存在的问题 房屋结构设计承重能力时主要是通过楼板设计完成的，在房屋建筑结构设计中时经常将一些没有承重能力的墙体安置在楼板上，之后还会把这部分算在同等效果的荷载力范围内，楼板的配筋也会依据这个数据进行计算。除此之外，设计人员将立砖斜砌隔墙顶位置，造成楼板顶部出现裂缝。两个方向同时产生弯矩的双向板中的钢筋是要叠放并且要保持纵横方向，计算时应该依据双方向的跨度。
7、 房屋建筑结构设计中的优化设计技术 （一）房屋建筑结构优化设计的阶段 设计人员对房屋建筑结构的设计优化可以分为三个阶段： 1、第一阶段是变量的选择 通常情况下，对设计人员决定最终设计方案起到重要作用的参考数据，都可以作为变量供设计者进行选择。如工程的目标参数包括房屋价格参数和预期产生的损失参数；工程的控制与约束参数包括表示房屋架构可靠性能的参数等。如果房屋建筑的设计者以变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考指标，那么相应的建筑结构设计、编程和计算有关的工作难度将会降低，设计者也可以更好地找到符合优化设计的参考数据。 2、第二阶段是对相关函数的确定 设计者要根据事先设定的房屋横截面尺寸和
8、钢筋尺寸面积的那一组函数，从众多组相似的参考函数中进行合理科学的选取，并分析这组数据函数的相关各种性质，从而最大限度的降低房屋建造的成本费用。 3、第三阶段是条件的衡量 处于对增强房屋结构稳定性和耐用性的考虑，房屋设计的约束指标应当包括房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性、受力限度和变形限度、结构的可塑程度和结构的确定程度等。在实际的设计过程中，设计者应当结合房屋建造工程的具体情况，对施工实际中的约束性条件和目标确定的约束性条件进行比较和分析，确保各种条件都符合相关的建筑规定要求，从而实现优化设计的目的。 （二）房屋结构工程师要积极主动参前期工程规划 房屋建筑结构工程师要积极主动参与前期工程规划是实
9、施结构优化技术的重点内容。因为，在实际施工中，房屋建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关房屋建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使整个建筑的优化功能能够全部体现出来。 （三）房屋建筑结构优化设计要将概念设计结合细部结构进行设计优化 概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，是通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。但是概念设计应用于没有具体数值量化的状况时，计算式不可避免与实际出现较大的差异，譬如在地震设防烈度就没与不确定性，计算式与实际差别较大，因此，房屋建筑结构在优化设计中，通
10、过采用概念设计的方法，将数值作为辅助和参考的依据，同时设计人员在设计过程中还需灵活运用结构设计优化的方法。在整个设计过程中贯穿一种抗震设防的思想且以概念设计作为重点指导设计。同时在设计的过程中，注重优化细部的结构设计，譬如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。在选择钢筋型号时，充分考虑其极限抗拉力等。 （四）房屋结构优化设计要充分考虑下部地基基础结构设计 地基基础是建筑结构设计的重要组成部分之一，地基基础虽然埋置在地下，属于隐蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度与安全性等受地基基础影响很大。因此，房屋建筑结构中的地基基础的结构设计优化必须选择合适的方案，譬如桩基础，就要依据现场
11、地质条件，综合其他现场场地的条件因素进行基础选型及埋深等设计，选择桩基类型，最大程度的节省造价。 结语 总之，房屋结构设计中优化技术是复杂的系统工程，不但需要相关结构设计工程师正确地使用结构分析软件、选择最佳结构体系，同时，要大力挖掘基础设计内在潜力，充分运用科学的方法与手段，大力降低工程建设造价，让房屋结构优化贯穿整个设计过程，从而体现出结构优化的价值，让房屋结构设计功能不但更加适人们居住与生活，同时，大力提高其安全度与抗震性能。 参考文献 1张红友.优化结构设计减少建筑投资成本J.陕西建筑，2008.11. 2卢亦焱，黄银燊，唐红.房屋加层外框架结构方案的优化设计J.哈尔滨工业大学学报，2009.4. 3肖伟.通过房屋结构优化设计提高房屋抗震性能J.福建建筑，2008.11. 4张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用J.科技与企业，2012.22. 5陈俊.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用J.科技致富向导，2013.2.
