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摘要：文章从房屋结构设计中优化建筑结构设计的作用出发，分析建筑结构设计的优化方案，以便提升房屋结构设计的科学性与合理性。
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化方案
目前，随着我国经济水平的提升，建筑行业的快速发展，房屋建筑的建设数量也不断上升，从而导致房屋建筑企业之间的竞争越来越激烈，大部分建筑企业都想在激烈的市场竞争中占据更多市场份额，从而不断获取经济利益，这就需要房屋建筑在保障房屋结构设计合理安全的基础上，提升房屋建筑的美观性，从而提升项目的综合效益，以便能够吸引更多消费者的青睐。而建筑结构设计是房屋建筑结构设计的重要组成内容，其对提升建筑结构的坚固性以及建设质量有着重要的作用，而且科学、合理的建筑结构设计能够降低施工成本，使房地产建筑获取更多的经济效益。为此，优化建筑结构设计对促进房屋建筑企业的长期发展有着重要意义。
1、优化建筑结构设计的重要作用
科学、合理、优质的建筑结构设计方案能够有效提升房屋的使用价值，并且能够充分实现房屋建筑的经济价值、美学价值，可以作为城市标识性地物，展现出城市的建筑特色；而且建筑结构设计直接决定了建筑施工过程中材料的使用，科学的设计方案能够有效减少建筑材料的使用，从而降低建设成本；另外，从建筑的使用角度来分析，科学的结构设计方案能够合理开发建筑空间，提升空间的利用效率，为消费者提供温馨、舒适的空间环境[1]。
2、工程概况
耐火等级为一级，屋面防水等级为二级，地下室防水等级为二级（配电室为一级）。本工程场地地震基本烈度8度，设计基本地震加速度0.2g，设计地震分组第一组，建筑场地类别Ⅲ类。100年遇基本风压0.45kN/m2，50年遇基本雪压0.25kN/m2，场地标准冻深0.68m。场地地基土自上而下可划分为16层，从上至下依次为耕土、层厚、楼梯、阳台和上人屋面栏杆顶部水平荷载取0.5kN/m。高低层相邻的屋面，低层屋面考虑施工时临时荷载取4kN/m2。大型设备按实际情况考虑。地震参数：场地特征周期0.45s，建筑结构的阻尼比0.05，多遇地震水平地震影响系数最大值0.16。主要受力构件尺寸取值表2结构主要竖向构件尺寸变化值mm×mm 除地下车库顶板板厚为200mm、地下一层顶板厚为180mm外，其他各层楼板厚度均为120mm。
3、主要结构材料选取
圈梁、构造柱、挑檐、雨篷及楼梯均采用C30混凝土。主要用于基础梁、板，墙和柱以及楼面梁的纵筋选用HPB235、HRB335、HRB400级钢筋。标高正负零以上填充墙采用加气混凝土砌块，容重≤6.5kN/ m，标高正负零以下墙体采用MU10粉煤灰砖，其余内隔墙均采用轻质隔墙，其重量不应大于1.00kN/m。标高正负零以上采用M5混合砂浆，标高正负零以下采用M7.5水泥砂浆。结构中所采用的型钢、钢板和钢管均采用Q235-B级钢。
4、房屋结构模型优化设计分析
优化房屋结构模型设计（如图1）主要从以下三个方面展开：一是，优化变量选取。在进行房屋建筑结构设计中，应将设计过程中涉及到的各项数值作为变量进行看待，例如，项目目标控制的各项参数、限制参数等数据都可以作为设计变量。变量的变化幅度在最小的情况，也说明变化的影响较小，所以应尽量控制设计变量的辩护幅度，以此来减少设计中编程甲酸、结构设计、数据测算等工作上存在的困难，从而保障设计人员能够顺利完成结构设计，并将相关设计变量设计在合理的标准范围内[2]。二是，优化目标函数设定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在建筑结构设计中，会涉及到多数据或指标，而如何能够通过函数设定选择与房屋建筑实际情况最相适应的钢筋尺寸与房屋横截面积是一项难题，不仅要保障最后结果的准确性，还要考虑到计算的效率，为此，应通过函数优化的方式，将符合设计要求的数据作为一组函数指标，通过函数特征的分析从而确定最优化的效果，在施工过程中尽可能降低施工中的成本支出。三是，优化约束条件设定，在房屋建筑结构设计中，设计人员必须从建筑的整体出发，综合分析结构的稳定性、坚固性、结构变形范围、房屋尺寸、局部承载能力，从而制定优化措施，保障在约束条件规范范围内，实现结构设计优化，提升设计方案的质量[3]。
5、最优程序以及最优统计分析选择分析
再结合房屋建筑各项数据完成结构设计模拟后，应根据现有结构设计条件，结合房屋建筑的实际情况，选择最合适的测算办法，并依据测试办法选择设计程序，保障测试结果的精准性与科学性；但是不能忽略的是，设计程序的效率问题，设计程序无论是在效率、功能还是使用效果上都要处于最佳状态。测算完成后，要对测算与统计的数据进行全面总结、分析、对比，仔细衡量数据之间的差异，以及对结构设计可能造成的影响；同时，要从不同角度分析问题对结构性能造成的影响，以便采取有效的解决办法降低对建筑造成的不利影响[4]。除此之外，要考虑到经济可行性，从技术、施工材料、人力资源之间与施工成本之间的关系进行分析，应在满足设计要求的基础上，尽量减少成本支出。也就是说，不仅要在结构设计上体现创新，还要控制成本，避免增加过多的施工成本。
6、基础结构优化设计分析
基础结构是直接影响房屋建筑稳定性的设计部分，为此，在基础结构优化中，要综合考量各项因素，例如，地基地质基础、桩基，类型、基础构造等，合理设定桩基的长度与直径，保障桩基能够充分发挥出稳定地基的作用，并确定桩基项目的排列方式以及施工方式，尽量平衡好桩基施工质量、施工成本、结构稳定性三者之间的关系，避免出现成本过高或技术过于复杂等情况。另外，基础结构优化设计，能够总建筑整体结构上提升建筑的强度以及稳定性，所以，在优化设计过程中，要综合考量到房屋建筑周边情况对基础的影响，避免周围环境对基础存在潜在威胁。在该16层住宅建筑结构设计过程中，地基承载力特征值与基底压力分别为250kPa、415kPa，根据对施工现场的地质勘测，在结构优化设计中选择了两种基础结构优化方案，一种是采用钻孔灌注桩，桩长控制在18m、桩径为Φ800，共174根；另一种方案是采用CFG桩，桩长控制在15m，桩径为Φ400，共523根。通过对比，方案一比方案二多使用混凝土549m3，为此，建议采用第二种设计方案。
7、节能结构优化设计分析
近年来，随着社会发展形势的逐渐严峻，建筑行业也意识到绿色发展对企业持续发展的重要性，为此，在房屋建筑结构设计中，应坚持落实绿色建筑理念，通过科学技术的配合，实现房屋建筑建设的生态效益以及社会效益。具体优化设计方法如下：一是，在房屋采光设计上，在建筑规划设计过程中，要考虑到房屋建筑建设的地理位置，以及建筑的朝向，避光结合当地的气候条件，分析房屋在采光上的要求，从而保障能够充分利用自然光照进行结构设计，减少在采光上的成本投入；而且要保障建筑通风性能良好，能够在使用过程中为用户提供舒适的环境，同时减少热量上的消耗。另外，在门窗设计上，要从长远的角度的考虑，使用成本低、坚固、质量好的材质，保障门窗边框的密闭性；并根据建筑面积以及建筑结构设计门窗比例，保障门窗数量与面积合理；而且要考虑门窗数量与热量消耗、房屋通风性之间的关系。例如，使用密闭性较好材质的门窗，至少能够降低10%的热量损失。总而言之，应在充分利用自然条件基础上，降低成本投入，并减少建筑的能源消耗，从而提升建筑的生态效益。
8、结束语
综上所述，房屋建筑结构设计内容十分复杂，其需要从全局着眼，考虑到建筑的效益、建筑的质量、建筑的成本、建筑的寿命、建筑的性能等多项因素。为此，通过优化建筑结构设计，能够合理用资源，提升结构的稳定性、安全性，保障建筑效益的实现，促进房屋建筑企业的长足发展。
参考文献：
[1]陈泽志.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].中国房地产业，2016，30（5）：93.
[2]陈晶晶.BIM技术在预制装配式结构设计工程中的应用[J].低碳地产，2016，27（11）：21-21.
[3]武启明，王子英，张聪.装配整体式混凝土结构工程质量验收的相关问题解析[J].天津建设科技，2016，29（4）：29-30，44.
[4]张海燕.建筑结构一体化协同设计中的建筑信息模型运用探讨[J].建筑技术，2017，32（8）：876-878.
论文作者:苏蔚蔚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/5
标签：结构设计论文; 建筑论文; 房屋建筑论文; 结构论文; 成本论文; 房屋论文; 基础论文; 《防护工程》2019年第5期论文;