探討房屋建筑結構設計中的優(yōu)化技術

摘 要 針對房屋建筑結構設計，在簡述房屋建筑結構設計優(yōu)化作用與重要性的基礎上，對房屋建筑結構設計優(yōu)化內容與重點進行深入分析，并提出結構設計優(yōu)化方法，以此為實際的結構設計優(yōu)化提供可靠參考借鑒。

關鍵詞 房屋建筑;結構設計;設計優(yōu)化

在房屋建筑工程建設中，結構設計為重要內容，對工程建設過程與質量都有很大影響，而單純的設計也有不合理之處，造成施工與造價等一系列問題。對此，在實際工作中，應重視和做好結構設計優(yōu)化，通過優(yōu)化找出所有不足，并加以解決，使結構設計達到預期要求，為后續(xù)的施工與使用奠定良好基礎。

1房屋建筑結構設計優(yōu)化作用與重要性

從房屋建筑工程成本控制角度講，設計優(yōu)化具有十分重要的作用，但設計優(yōu)化容易被忽略，或不具備進行優(yōu)化的能力。

設計優(yōu)化實際上就是在工程成本控制方面對原設計實施排查，找出設計死角與盲區(qū)，并將其排除，并發(fā)現差錯，對不足予以糾正，減少不安全因素，從而避免成本流失。對原設計當中無價值的、虛高的成本予以剔除[1]。

可將結構設計優(yōu)化形象地比喻成減肥，減去多余脂肪，實現健美的目標。在設計中增加構件的截面，并增大配筋率，并非完全可以提高結構體系安全度，甚至適得其反，使結構自重增大，導致超筋破壞。

然而，結構設計優(yōu)化也非簡單的挑錯，主要是采用交流與溝通方式使設計更加經濟與合理。在工程設計優(yōu)化當中，以結構設計優(yōu)化有著最大的空間，這是因為結構成本具有很大的離散性與彈性，對成本控制具有重要意義。

2房屋建筑結構設計優(yōu)化內容與重點

對于房屋建筑工程的結構設計優(yōu)化，若按優(yōu)化深度難易程度可分成下列幾個層次：第一，對結構體系和建筑基礎類型進行和對比、選擇;第二，糾正設計人員對相關規(guī)范的錯誤理解;第三，修正建筑結構說明中不合理和不適用的各項條款;第四，改正不科學的鋼筋構造;第五，糾正設計圖紙中的錯誤。

對結構的優(yōu)化并不是單純將降低成本作為主要目的，而是對結構設計進行改進，使整體都達到最優(yōu)。采用對不同方案實施選型與經濟性分析的方法，為相關決策提供可靠依據;對會對結構造成影響的所有因素開展分析，使技術措施達到統(tǒng)一;調整構件的截面與布置，復核各項計算參數[2]。

對概念設計要予以高度重視，力求在宏觀上保證結構安全性，并以力學概念與相關工程經驗為依據進行綜合判斷。

在實際的結構設計優(yōu)化過程中，應重視下列幾方面內容：

（1）保證所選平面與立面的規(guī)則性，內收與外挑均不能過大，防止應力突變和薄弱層，使受力始終保持均衡。減少或不設置轉換層，特別是高位轉換，在同一建筑中，盡可能防止多功能與用途的復雜設計。現在的建筑設計大多重視外觀新奇，忽略了成本，也未對抗震等予以充分考慮。當建筑造型較為復雜時，更容易受到地震作用影響，對抗震性能提出更高要求，導致成本增加。此時，應遵循簡約即美的基本理念，從根本上摒棄復雜而丑。

（2）使剛度和延性保持平衡。當結構的剛度增加時，其含鋼量將變大，這樣會使延性變差，使地震作用后的反應明顯增大，降低了結構的抗震性能。對于結構延性，其本質在于增強結構抵抗變形的能力，避免結構發(fā)生整體破壞。優(yōu)化中，可采取減少剛度和提高延性的措施來保證抗震性能，并節(jié)省鋼筋用量。

（3）重視結構體系優(yōu)化選擇，因為結構體系會對造價造成很大的影響，比如對于異形柱框架，其含鋼量要比普通框架多很多;又比如短肢剪力墻，其含鋼量也比普通剪力墻多很多[3]。

（4）選擇適宜的基礎形式，現在的房屋建筑可使用很多類型的基礎，如獨立基礎、條形基礎、樁基礎、筏板基礎，不同的基礎有著不同的特點，通常以復合基礎最為常用，也就是對多種基礎進行組合，但要注意，組合種類應避免過大，使基礎體系保持簡潔。若底板為梁板式，則對基礎梁進行計算時，必須對承臺予以充分考慮，尤其是在裂縫寬度的確定過程中，梁應取承臺邊緣彎矩來控制，將承臺計算到結構柱邊。

（5）地下室頂板也有很多結構形式，其中，采用空心樓蓋能減少混凝土與鋼材使用量，但其厚度較大，會減小層高。若設計中將地下室的頂板作為建筑嵌固層，則不建議在設計中使用這種結構形式。

（6）對于剪力墻結構，其鋼筋用量較大，在整個上部結構中約占60%，以墻柱用鋼量的占比可以達到最高，此為優(yōu)化關鍵點，內容有墻柱布置、墻柱截面尺寸、墻柱鋼筋設置。對于墻柱上的縱筋，若直徑超過12mm，則搭接不可使用綁扎。另外，墻體的布置還會對結構經濟指標造成影響，設計與優(yōu)化中應嚴格遵循強周邊和弱中部基本原則[4]。

（7）當柱網較大時，其樓蓋的用鋼量將增大，相反，會使柱的用鋼量增加。基于此，優(yōu)化中需將梁作為重點，按照強柱弱梁基本原則進行設計，嚴格控制梁的配筋。一般情況下，梁寬不能超過350mm，當梁寬在350mm以內時，應采用二肢箍，而超過350mm時，應采用四肢箍，使箍筋實際用量增加80%左右。在非框架梁中，上部縱筋以支座負筋與架立筋相結合的形式為宜，盡可能減少搭接。如果梁下部縱筋超過兩排，則部分縱筋可不伸入至支座中，且箍筋局部重疊層數應控制在2層以內。

（8）當屋面較大時，建議采用結構找坡的形式，這樣能在保證防水的同時，降低荷載，但結構層找坡會使造價與荷載都增加。

（9）對于結構設計說明，它是對軟件不包含的內容實施經濟性控制，尤其是要重視通用性，因為如果具有太強的通用性，將使設計產生嚴重浪費。現在的結構說明都有成熟的模板，無論適用與否，均羅列在其中，對設計人員而言，可直接復制。但不同建筑有不同特征，這種生搬硬套的做法是不可取的。

（10）在某些標準圖集上，都可以對不合理構造實施更改，比如減少一定量的加腋梁鋼筋。在圖集上提出的構造要求，雖然具有一定參考性，但很多都沒有開展內力試驗，因此一味生搬硬套是不合理的。

3房屋建筑結構設計優(yōu)化方式

3.1 過程優(yōu)化

即事前指導與事中控制，應與設計同步進行。在方案階段，主要是對結構體系布置與造型進行合理性認證，對結構進行計算與內力分析，確認是否正確;在擴初階段，對結構方案進行對比與優(yōu)化，充分考慮所有關鍵環(huán)節(jié)，如地下室布置、基礎和結構體系;在施工圖階段，主要是對結構構件設計進行精細化管理，糾正所有不細致與不合理的做法，比如富余過大、配筋不合理、混凝土厚度不合理[5]。

3.2 結果優(yōu)化

結果優(yōu)化較為被動，其優(yōu)化效果相對較差，主要是對設計圖紙實施事后復核，根據復核結果提出進行優(yōu)化的建議或意見，并要求設計單位及時修改。

4結束語

綜上所述，結構設計優(yōu)化對房屋建筑工程的造價控制具有十分重要的作用與意義，因為它能在保證結構合理性與可靠性的基礎上，降低造價。在實際的結構設計優(yōu)化中，應充分關注各項要點，并加強過程優(yōu)化，保證結構設計優(yōu)化發(fā)揮應有作用效果。

參考文獻

[1] 周暉.以異型柱框架為例淺淡房屋建筑結構設計優(yōu)化技術應用[J].綠色環(huán)保建材，2019，（05）：72，75.

[2] 高峰.探討房屋建筑結構設計的經濟性及優(yōu)化技術的應用[J].工程建設與設計，2019，（06）：13-14.

[3] 朱占期.結構優(yōu)化技術應用于房屋建筑工程結構設計的研究[J].居舍，2018，（31）：185-186，255.

[4] 陳陽蕾.房屋結構設計中的建筑結構設計優(yōu)化策略探討[J].中國住宅設施，2018，（09）：127-128，51.

[5] 李秀芬.建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用分析[J].建筑技術開發(fā)，2018，45（06）：9-10.

作者簡介

呂迎新（1974-），男，湖南省長沙市人;現就職單位：湖南奉天建設集團有限公司。