王友三
摘 要：伴随着人们的物质生活水平的不断提升，对房屋建筑的需求水平也是提升，房屋结构的设计在趋于多样。在设计中，设计人员应当多使用具有创新性的理念和方法，通过优化结构设计来提升房屋的可靠性、科学性与经济性，提升房屋建筑的美观度、实用度和安全度。文章以房屋结构优化设计技术中的主要问题为研究对象，探讨结构设计优化技术的使用策略，结合房屋设计实践，分析了结构优化设计的特点和优势，阐述了如何在当代房屋结构设计中应用各项技术。
关键词：结构设计；优化技术；房屋结构设计；应用
中图分类号：TU318 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0156-02
在人们日益增长的物质生活水平下，对居住条件的需求水平也在不断提高，市场经济的快速发展，用地成本的增加，建筑及安装成本的提升，诸多因素都影响着开发商的建设成本。为了还能获得较为可观的收益，同时达到顾客的要求，开发商就应当通过各种方式来降低工程成本。其中，结构优化技术的提出和应用，能够有效地分配各类资源，提升建筑空间合理度，同时降低工程成本，提升利润价值。
1 民用建筑结构设计与经济性的关系
1.1 结构设计与用地的关系
目前，越来越多的多层和高层建筑出现，建筑层数不断增加的后果就是，单位建筑面积相应分摊的房屋占地面积的减少。同时，房屋层数增加的同时也增加了建筑高度，房屋建筑的间距也应当越来越大。因此，通过增加建筑层数的方式，并不会相应成比例的节约用地面积。
1.2 结构设计与造价的关系
房屋建筑层数的增加直接影响着各项单位建筑工程的造价，同时又有所区分。比如屋盖部分、建筑基础部分、建筑承重结构部分等均受到应用。对于屋盖部分来说，任意层数的房屋都只需要一个屋盖，房屋层数的增加并不会影响屋盖的造价，相应地，房屋层数的增加会降低屋盖的单位工程造价。对于基础部分来说，房屋层数的增加也提升了对基础的要求，基础的负荷加大，相应地就要提升基础的承载能力。即使降低了基础部分的单位面积造价，也不会像屋盖一样。对于承重部分来说，承载结构的构件设计多方面，包括墙、柱、梁、板等等。层数的增加整体建筑应当具有更强的抗震能力和承载能力，因此单位面积的工程造价会相应提升。
1.2.1 基础部分的施工，是房屋建筑施工的首要工序，只有做好前期准备工作的前提下，才能正式开展施工。一般涉及到以下几个方面，施工现场的用水、用电，以及道路的修建、施工场地的平整。
1.2.2 在基槽的开挖过程中，应当首先定好房位与轴线，根据基槽的宽度和放坡要求来确定基槽的开挖位置，槽边的坡度设计要与当地的土壤质地、埋藏深度、地下水位等状态相适应。在开挖之后，要检查基槽中土质的具体状况，根据基槽边坡状态的判断塌方情况的发生概率；只有完成了原始的基槽深度设计要求的前提下，才能让质检及设计部门开展检查。
1.2.3 基础埋深，按照钢筋混凝土高层建筑设计及施工的有关规定，在确定基础埋置深度时，一般按照以下规则。若未天然地基，则取建筑高度的1/15；若为桩基，则取建筑高度的1/18，特别的是埋置深度一般不包括桩长。另外，对于地下空间也要做好利用规划，以防止沉降的发生，并根据实际情况制定相应的预防措施。
1.3 高层住宅结构设计与经济性的关系
房屋的层数直接影响着房屋的造价高低。这主要是因为层数的增加，会导致了墙体和柱体面积的增加，从而能够提升结构的自重，提高基础和支柱的承载能力，还要相应地增长管线的长度。因此，楼层数较低的建筑物不仅能够相应地减少材料和能源的使用，能够提升建筑物的抗震能力，保证经济收益的客观性。在地震多发的日本，这种高层住宅建筑物的发展势头很高，通过将混凝土注入到钢管中，提升结构整体的承载力，也能节约资源。在举世瞩目的香港的中国银行的建设中，则是使用了巨形组合柱的方法进行施工，取得了较高的经济收益水平。混凝土强度的提升、施工技术的不断进步，组合结构已经开始在高层建筑中取得良好的推广应用。
2 房屋结构设计优化技术应用中存在的问题
在进行房屋的设计过程中，房屋结构设计人员要注重应用各类设计理念和方法，处理好房屋结构在形势、构件尺寸、布局等方面的具体设计问题，达到房屋结构的设计要求。还要配合好建筑方案阶段结构设计，在方案阶段就应当处理好结构设计的经济性问题。要注意的是，经济性并非仅仅是通过“抽”钢筋、省钢筋的方式，也不是要以降低结构的安全性为代价，而是要在满足结构安全和基础上，按照相应规范要求来配置相应的“低值”配筋。伴随着设计行业的不断发展，在房屋结构设计中应用各类优化技术越来越常见，然而仍然存在很多亟待解决的问题，值得设计人员认真思考。
（1）房屋结构设计优化技术不能同时满足整个工程的需求。房屋结构设计也是一个多目标问题，导致设计人员在开展实际时，往往仅能满足部分目标的要求，而不能使整体工程效益最大化。一般情况下，计算机软件可以作为一种有效的优化工具，但同时无法将设计进度、建筑功能等因素融入到软件中去，也阻碍了优化目标最优解的实现和求解。（2）房屋结构设计优化技术。部分房屋结构设计人员在开展优化工作中，都是从小处入手，就房屋结构的尺寸和构件的界面进行优化设计，而没有从整体的视角开展优化，没有考虑结构尺寸和构件截面对于整体结构的影响。因此，在进行优化时，要不单针对结构的尺寸与构件截面进行优化，还要综合考虑结构的整体性功能，例如在确定房屋周边的梁柱截面时，不能仅考虑配筋的额要求，还要兼顾整体结构的抗扭能力，保证房屋建筑整体的安全性。（3）伴随着人们不断提升的房屋使用要求，给房屋的结构设计带来更大挑战和机遇，结构设计的变量在增加。这就要求房屋结构设计人员要高度重视对优化设计技术的使用效率。在传统的设计算法严重落后，不能满足最新的房屋优化设计要求的情况下，促使设计人员结合实际问题，研发出更为新颖的算法，提升房屋结构设计优化的有效性，推广优化技术的使用。
3 结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用
结构优化设计技术主要应用在两大方面，一方面是房屋工程结构总体的优化设计，另一方面是房屋工程分部结构的优化设计。在房屋工程分部结构的优化设计中又分为以下几个方面的内容：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。同时，在以上诸多方面的优化中，还要考虑到选型、布置、受力分析、造价分析等具体细节问题，要严格按照设计规范和使用要求，从工程实际出发，实现经济效益的最大化。
结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用：（1）结构设计优化技术与建筑结构设计的结合。建筑物的设计通常从结构的布置开始展开，只有定了结构布置之后，才能结合相应的负荷要求来确定具体的参数、材料的要求，这些数据分析不仅要借助于计算机，还应当结合人工的测量和计算，经过大量的测量和数据分析，才能做出最科学的判断。这就要求相关的技术工作人员，要树立积极工作、认真负责的工作态度，不断提高自我的专业水平，在一定的技术的支持下，尽可能对每一个环节的数据都做到详细的记录和分析，不忽视每一个环节，精准的记录，为以后的设计或者突发事故的处理，提供各项数据的可靠参考。（2）结构设计优化处理的建筑抗震缺陷问题。结构优化技术在诸多方面都能起到积极作用，能够降低工程建设成本，还能简化施工过程，增强建筑物的抗震能力水平。保证在各种外界环境的冲击下都能保护好建筑物的安全性和功能性。即使是不可避免的恶劣的环境下，也能够将损失降低到最小，切实保证人民群众的生命财产安全，降低经济损失。
4 结束语
房屋建筑中最重要的一环即是房屋结构的设计，结构设计给房屋建筑提供了支撑和保护的功能，同时结构设计的水平影响着房屋建筑的质量水平，影响着建筑物后期的使用情况。因此，房屋结构设计人员要从设计理念和设计方法出发，积极改善房屋结构设计技术的优化过程，从整体性角度出发，全方位地提升对房屋结构的设计水平，改变过去传统设计中的各项缺陷，改良房屋结构设计的实效性，不仅满足人们日益增长的物质生活要求，还要确保施工单位的经济收益问题，促进行业的整体发展。
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