建筑結構設計的經濟性及優化技術的應用

李彥賓

（萬榮縣住房和城鄉建設管理局，山西 萬榮 044200）

1 房屋建筑結構設計優化技術

結構優化設計是合理利用建筑材料自身的功能，通過不同的組合搭配來提升房屋建筑結構的性能，更好的滿足人們的生活需求。房屋建筑結構優化不僅能夠完善房屋建筑原本功能，還能進一步提升建筑的安全性和美觀性。同時，房屋建筑結構的優化設計對于降低建筑成本，維護建筑的經濟效益也有著顯著作用。結構的合理優化，能夠控制建筑材料的用量，降低材料采購成本，并通過先進技術的應用，完善建筑的安全性能和抗震性能。

2 房屋建筑結構設計與經濟性的關系

2.1 基礎結構與建筑層數的經濟性關系

房屋建筑工程中，建筑層數與經濟性成正比例關系。房屋建筑的房蓋只有一個，也就說明建筑層數越高，相應的設計成本就越低；而基礎結構與經濟性之間存在反比關系，基礎結構雖然也只有一個，但是隨著樓層的增加，基礎結構所需承受的荷載也將逐漸增大，所需的梁體結構也會增多，相應的設計成本也會不斷提高。

2.2 建筑用地面積與建筑層數的經濟關系

只考慮建筑層數與用地面積之間的關系，建筑層數越多，相應的占地面積也就越小，所造成的成本損耗越低。但是結合目前高層建筑的建設特點分析，高層建筑設計中，對于室內結構空間的采光效果有著較高要求，所以在建筑用地規劃時，需要做好前期考察工作，以加強建筑的采光效果，一旦出現采光效果不佳，則會直接影響建筑的銷售和居住，進而造成土地資源浪費及成本流失。

2.3 建筑結構設計與建筑設備間的經濟關系

房屋建筑設計中給排水管道及電氣工程至關重要，而現代房屋建筑設計主要以高層建筑為主，樓層的增高，相應的各種類型的管道數量及電氣設備也會增多，這無疑會增加整體成本。

2.4 建筑結構外觀與經濟性的關系

建筑結構設計時，需要先考慮結構的安全性能，之后再考慮結構的美觀性和實用性，這樣才能促進房屋建筑的銷售，獲得更大的經濟效益。而在考慮安全性能時，設計者們可以改變建筑的外形形態，如方形變成圓形，以加強建筑的穩固性，并在此技術上，縮小建筑外墻面積，減少外墻裝飾材料及裝修成本的支出，在保證美觀性和實用性的基礎上，提高經濟效益。

3 建筑結構設計優化方法的應用

3.1 整體與局部的優化設計

房屋結構設計本身就是一項較為復雜的項目，在優化設計中需要注意的內容有：一是設計過程中，充分考慮安裝、結構、設計等子系統之間的聯系，并在此基礎上開展優化設計工作。二是對房屋建筑設計中涉及的配件及材料予以優化設計，確保整體使用效率。三是調整房屋建筑結構的相關參數數據，通過模型建立調整各項參數，加強設計方案中各項數據的準確性，為后續施工作業提供幫助。一般情況下，設計模型的構建需要從以下幾方面入手：

首先合理約束設計變量，加強計算的準確性，降低工作量。其次確定目標函數值。一方面在滿足函數條件的基礎上選擇最優計算方法，確保目標函數值的準確性；另一方面在已經確定約束條件的情況下，如強度、尺寸、應力及彈塑性確定后，應控制約束條件的應用范圍，確保其滿足設計需求，提升設計方案的可行性。

3.2 主體上部結構的優化設計

主體上部結構的優化設計分為三部分，剪力墻結構優化設計、磚混結構優化設計、框架結構優化設計。在剪力墻結構優化設計中，需要重點考慮平面形心和結構中心，注重兩者的重合性。同時在設計中，應通過合理計算方法的應用進行結構計算，實現墻體與剪力墻結構的重合。在磚混結構優化設計中，一方面對承重墻中可能出現的大洞口或錯洞予以考慮，防止意外的發生；另一方面需對結構柱及墻垛的長度以及層高實行合理規劃，保證空間結構設計質量。在框架結構優化設計中，需要對柱距和柱網、結構中部剛度及兩側剛度、柱截面和梁截面大小、樓梯四角位置等內容予以綜合考良，以提升建筑結構的抗震性能，加強結構穩定性，降低倒塌帶來的危險。

3.3 細部結構優化設計

房屋建筑結構細部優化設計，需要先對各項數據指標進行準確計算及反復核查，避免誤差的生成。同時還應按照現有的規范要求，分析結構可能出現的裂縫問題，然后采取合理控制措施，增強房屋建筑細部結構的穩定性、安全性，提高房屋建設質量。

3.4 房屋結構協調性的優化設計

房屋建筑結構協調性的優化設計中，應促進建筑與平面之間的協調性，并通過保護措施的設置完善結構布局，提升建筑的美觀性。同時，對于墻、柱等結構，應綜合考慮其平面功能，在優化其性能的基礎上，簡化結構特征，避免問題的產生。

3.5 優化設計方案的確定

優化設計中考慮的影響因素較多，且房屋建筑使用中所需的人力、物力、財力較大，所以在優化設計選擇和確定上，需在滿足規定標準要求的同時，注意以下兩點要求，以保證優化設計方案的合理性、可行性。一是要充分考慮經濟性和技術性，確保兩者的平衡，減少矛盾的產生，降低房屋建筑建設成本；二是明確科學技術的經濟價值，增大其利用率，降低經濟損耗。

4 結語

總之，在房屋建筑結構設計中，應用結構優化技術，對于提高房屋建筑的安全性、實用性和美觀性有著重要作用。而且這也降低了房屋建筑建設中不良因素的影響，改進了房屋建筑質量，最終實現了空間結構的合理優化，提升了建筑的居住價值。