房屋建筑結構設計的經濟性及優化技術的應用

羅莉

（云南建設基礎設施投資股份有限公司，云南昆明 650000）

我國經濟建設及現代化發展水平的提升，有賴于我國房地產行業的發展，不難發現房地產行業以及建筑行業對拉動我國經濟發展有重要意義，提升了人民群眾的生活品質。房屋建筑在投資期間，房屋結構優化設計一直是其中的重點，只有從房屋建筑結構的經濟性出發，對房屋建筑結構設計進行不斷的優化和更新，采取合理的優化技術進行運用，以便實現房屋建筑結構設計的全面優化，促進房屋建筑行業的持續發展。

1.房屋建筑結構設計與經濟性間的關系

1.1 房屋建筑結構設計對經濟性的影響

房屋建筑大多有同一個公共屋蓋，這意味著隨著建筑層數的增多，屋蓋設計的成本也會降低。而房屋建筑的地基相對來說就顯得不同，盡管也是共用同個地基，但隨著建筑層數的增多，地基所承載的壓力也會越來越大，這時候地基的設計成本就會上升。同理，房屋建筑內部的梁、柱、墻等公用部件，其承載力也會隨著建筑層數的增多而增加，設計成本也會因此提高，只是不同構件的設計成本在增加幅度上有所差異。

1.2 房屋建筑用地面積及建筑層數與經濟性間的關系

如果并沒有考慮到建筑物內部樓層的采光因素，僅對建筑層數以及占地面積進行計算和對比，這樣樓層越高，每層的均攤占地面積則會越小，建筑成本就會下降。但實際上，很多房屋建筑在建設中都過于重視樓層以及房屋的采光質量，采光好壞與樓房銷售有直接影響。正因為如此，開放商業高度重視采光質量，同時在設計施工中也更加注重加強與臨近樓層間距的控制，隨著樓層的增加，每層均攤的建筑面積也會上升。可見在房屋建筑優化設計方面，設計人員需要對樓層以及用地面積間的關系進行科學掌控，才能提高房屋建筑結構設計的經濟性。

1.3 建筑結構設計、設備與經濟性間的關系

現階段在房屋建筑設計中，需重點考慮和分析排水管道以及電氣工程因素，這對能否滿足業主的生活需求有直接關系。隨著房屋建筑樓層的增加，管道的長度以及電氣設備的數量也會隨之增加，建筑設備的數量會隨著樓層的增加而增多，建筑成本也會上升。

1.4 建筑結構外觀與經濟性間的關系

房屋建筑結構設計中的首要因素就是安全。如果房屋建筑的安全及質量不達標，無論房屋建筑功能如何也會無人問津，可見房屋建筑結構設計必須要以質量安全為基礎。在房屋建筑安全質量控制過程中，需做好建筑外觀設計，應以圓形設計、方形設計為主，如此能夠保證房屋建筑受力的平衡與穩定。如果建筑的部分方形房屋可以變為圓形設計，就會減少相應墻的面積，如此建筑用料、裝修用料也會更少，便能起到節省成本的作用。

1.5 房屋建筑結構設計經濟性的強化措施

房屋建筑結構設計的經濟性十分重要，為提高房屋建筑結構設計經濟性，需考慮以下方面的措施：首先，對房屋建筑工程的設計方案進行綜合的評估。房屋建筑企業需對設計方案以及工程造價進行合理的評估，對設計經濟性進行合理的控制，以便減少房屋建筑費用，這就需要設計機構提供準確的設計報價，形成經濟性指標。其次，靈活設計也能對房屋建筑結構的造價進行有效控制，在設計環節，設計人員應采取合理的設計方法，避免使用標準圖進行設計，盡管這樣的設計可以減少失誤率以及工程設計工作量，但創新性不足，也會影響工程結構的造價。為此在設計工作中，設計人員需采取合理的措施保證房屋建筑結構設計的科學性、經濟性及安全性[1]。

2.房屋建筑結構設計優化技術的內涵

房屋建筑結構設計，指的是在設計工作中，突出建筑材料的功能，保證房屋建筑設計中的相關構件與組合間實現相互間的科學配合，以便讓房屋建筑工程的結構得到全面的優化。優化后的結構設計，與傳統的結構設計相比，可大大提升房屋建筑自身的安全性以及審美價值，更好地滿足人民群眾對建筑的需求。房屋建筑結構設計的優化還能有效提升房屋建筑工程的經濟性，通過對結構組織進行優化可對建筑材料用量進行有效控制，可在降低建筑成本的基礎上保證建筑設計方案與決策的科學性，建筑的安全性、抗震性也大大提升，房屋建筑的安全性、實用性、經濟性也會得以提升。

3.房屋建筑結構設計優化的原因

在房屋建筑主體中，大約有50%的成本用于建筑材料上，建筑材料所用費用也是整個工程造價中的重要內容。經過大量實踐證明，房屋建筑結構設計的優化可節約和降低10%～35%的成本，加強房屋建筑結構設計的優化可全面提升企業的資金周轉效率以及經濟利潤，還能減少建設方投資成本，可見房屋建筑結構設計優化具有很強的經濟價值。

根據有關統計顯示，工程質量的影響因素中，最重要的就是結構設計方面的問題，因結構設計而引起的事故在所有事故中大約有40%的比例。目前，設計單位的技術水平還有較大差異，其中因為設計質量而一起的返工、停工等情況也是比較常見的。而對房屋結構設計進行優化，能夠提高設計質量，可以有效降低工程的風險，還能減少工程在質量方面的缺陷，與當前節約型社會的發展理念是相符的[2]。

4.房屋建筑結構設計優化的基本原則

4.1 安全性

在城市發展及科技水平提升的形勢下，我國的房屋建筑技術水平也有了顯著提高，對房屋建筑結構設計也有了更高的要求。而房屋建筑結構優化設計可以起到減少工程投入以及節約施工成本的作用，最重要的是還能保證建筑結構的安全性。在房屋建筑結構設計中，如果沒有考慮到建筑結構的安全性，而是將節約資金作為結構設計優化的判斷依據，這樣結構設計優化也就無法發揮出有效的作用，所以房屋建筑結構設計中需以安全性為基本原則。

4.2 功能性

房屋建筑結構設計的優化對于實現房屋建筑的功能性有重要作用。在房屋建筑結構設計優化中，絕對不能以犧牲建筑物內部承壓梁的方式來提高房屋建筑的空間范圍，更應該關注房屋建筑的功能以及居住的舒適度。特別在現階段的經濟形勢下，在選擇房屋建筑設計時應盡量滿足消費者對房屋建筑的功能性要求，以滿足房屋的功能性要求為主才能保證充分地發揮出建筑結構的實際作用。

4.3 經濟性

房屋建筑結構設計經濟性提升的主要方法就是優化房屋建筑材料。房屋建筑工程屬于綜合性的大型工程，而且建設中會涉及較多的領域，隨著我國經濟建設水平的發展，建筑工程在建筑材料上投入的資金也越來越多，導致工程設計中分支資金的使用也受到了限制，需要在滿足安全性因素的基礎上落實經濟性原則，借助選擇以及使用節能材料的方法，來對房屋建筑的成本進行控制，并對施工流程進行合理的安排，以便減少成本投入。但是需要注意的是，不能過度迎合經濟性原則而導致誘發“豆腐渣”功能，在保證經濟性的基礎上還需重視安全性以及施工質量才能真正地實現房屋建筑結構設計的優化。

5.房屋建筑結構設計中優化技術的應用措施

5.1 房屋建筑結構前期的優化技術

為保證對房屋建筑結構進行有效的優化，設計人員在設計前期，應針對不同的設計方案進行綜合的評估、商討，在選擇設計方案的過程中，需從房屋建設的需求出發，合理的選擇和確定設計方案，還需要做好準備工作的分析工作，包括明確各類施工設備的負荷值、設計參數以及建筑材料的選擇等。在方案設計前有很多準備項目，也會出現大量的數據資料，為了提高方案設計的合理性，大多需針對這些大量的數據進行分析，但人力計算的方式，在速度以及精度方面還有一定的不足，而且結果的準確性也會受到很大的影響，為解決人力計算上的不足，就可以借助計算機技術對數據進行科學的分析[3]。

5.2 注重數字技術的應用

如今數字技術以及互聯網技術得到了迅速的發展，傳統的計算分析方法已經落后，為此，在結構設計中的參數分析以及方案設計中可以積極加強數字化技術的應用，提高結構設計水平。比如說，可以借助GAMES軟件進行模型的構建，該軟件的主要優勢就是簡單、便捷，而且在混合整數、線性優化等方面也得到了廣泛應用。可以發揮出TBCAD等軟件的作用，進行建模并對方案進行優化，以便讓建筑結構形式可以更直觀地展示出來。數字化計算機軟件的應用為房屋建筑結構設計的優化提供了重要的工具支持，而且數字化計算機軟件在解決各類復雜情況方面也有重要的優勢。

5.3 應用概述設計優化技術

針對建筑材料，選擇科學的設計方法來保證各個構件間能夠進行高效的配合與利用，以便真正地實現結構的全面優化。房屋建筑的結構布置形式具有多樣化的特征，而且同個建筑結構中也有多種結構分析方法，在對建筑材料繼續設計時，也會隨著分析方法的變化而呈現出一定的差異。在優化問題的處理和分析中，僅僅依靠數字化軟件是難以滿足優化設計的有關要求的，對此進行概念設計有重要意義。而不同的設計人員在經驗、能力、素質上會有所差異，對概念設計的理論認知也有一定的不同，需要對設計人員加強培訓，不斷地提升人員的經驗和素質，保證設計人員具備較高的專業能力和素質，從而真正地實現房屋建筑結構設計的全面優化。

5.4 房屋建筑防震安全結構設計

通常來說，延性分支體系是房屋抗震結構系統中的重要內容，保證房屋結構構件間具備良好的延性，有效提升房屋結構的抗震性能，比如剪力墻與延性框架兩分體的連接可構造框剪結構。此外，在房屋建筑結構體系中，使用對稱、剛度均勻的方式也能有效地降低地震災害的發生，房屋建筑結構延展性設計對降低地震災害也有很大幫助。

特大地震中多會同時伴隨余震，如果在房屋結構中設置防震線，能夠將地震災害帶來的損失降到最低，次要構件可以設置在地震破壞的位置，使用這樣的方式起到消耗地震能量的作用，也能對重要構件進行保護。在房屋結構設計中，還應該注重提高防震冗余度要求，同時建立結構體系屈服分布狀態，以便有效地降低地震災害的作用力[4]。對此，在房屋建筑結構設計優化中還需合理地使用防震技術，全面地提升房屋建筑的抗震水平。

5.5 基礎設計的優化

基礎是整個房屋建筑結構中的基礎和根本，基礎發揮著承載上部建筑結構的作用，而且還能將重量、受力等分置在周圍土地中。一般來說，房屋建筑多以樁基礎為主要基礎形式，常見的是灌注樁和預制樁。樁基礎設計優化指的是在保證房屋工程施工質量的情況下，致力于降低工程的造價，從材料用量、施工進度等方面進行有效的控制。根據上部結構荷載以及實際的地質條件，選擇最適宜的樁型，在確定樁型后還需注重提高單樁的承載力，比如提高端部承載力以及樁周土體承載力等。在步樁階段，需借助樁身材料的強度保證樁基礎可以均勻地受力，各樁受力保證與樁基承載力接近。

5.6 地下室結構的優化

地下室結構在整個房屋建筑的總成本中占有較大的比例，對地下室結構進行優化設計也十分重要。在地下室結構設計中需注意以下方面的問題：第一，合理控制層高。在保證滿足房屋建筑使用功能的基礎上盡可能地降低地下室的層高，可以減少鋼筋、混凝土的用量，也能有效地降低維護方面的費用。特別在地下水多的區域，水浮力是基礎設計中的重要內容，當水發揮控制作用時，適當地減少地下層高能夠減少抗撥樁的數量，并降低底板配筋。第二，地下室結構的水浮力、土壓力比較大，側墻及底板在抵抗外力的過程中也需使用較多的配筋用量，為此設計人員在設計工作中應對結構構件的受力狀態進行細致分析，在保證規范計算的基礎上落實分段配筋，受力較小部位可設置小的通長鋼筋，反之可在局部進行附加[5]。

5.7 建筑、室內、結構的協調優化

在房屋建筑結構設計中，還需保證整個房屋建筑以及室內的合理性、美觀性。結構柱、剪力墻也需與建筑平面功能維持一致，在保證結構安全的基礎上減少結構柱、剪力墻的截面尺寸。在結構梁布置的過程中需保證與建筑墻體處于同寬，若結構梁寬于建筑墻，可將結構梁偏向次要空間，比如衛生間、廚房等。

6.結語

房屋建筑結構設計與經濟性間有著緊密的關系，為此在房屋建筑結構設計期間，應在考慮房屋建筑結構安全性以及功能性的基礎上加強經濟性的規劃。為實現這一目標，就需要加強優化技術的合理應用，實現房屋建筑結構設計的全面優化，借此全面提升工程的施工效果，以便促使工程成本控制目標得到最優化。優化技術在房屋建筑結構設計中的合理運用，對于推動我國房屋建筑行業的持續發展有重要意義。