王琛
大连市城市设计研究院 辽宁 大连 116000
摘要：在房屋建筑设计阶段，结构设计水平高低将直接工程经济性。基于此，本文对房屋建筑各部分结构设计与工程经济性关联展开了分析，从前期优化、关键结构设计等角度提出了结构设计优化技术运用方法，为建筑结构设计工作开展提供参考。
关键词：房屋建筑；结构设计优化；经济性
引言：房屋建筑作为综合性大型工程，需要使用大量钢筋、水泥、混凝土等材料，导致建筑结构施工将占据50%以上的成本。为减少施工成本，还应实现建筑结构优化设计，充分体现工程的经济性。因此，还应加强房屋建筑结构设计的经济性分析，从而提出科学的结构优化设计技术，在保证结构安全性、耐久性等性能要求得到满足的同时，达到工程效益最大化建设目标。
1房屋建筑结构设计的经济性分析
1.1基础部分的经济性
在房屋建筑结构可以划分为主体、下部基础、屋盖等多个部分，在实际设计时需要结合建筑使用功能和安全性要求完成各部分结构设计。其中，基础部分为建筑重要结构，直接影响建筑安全性的同时，也将给工程经济性带来显著影响。不同于建筑公用屋盖在层数越多时单位设计成本越低，基础部分结构设计会因为层数增加而出现成本提高的问题[1]。因为基础部分作为建筑承力结构，负担上部全部荷载。在承载力不断提高的情况下，基础结构设计需要达到更高要求，如埋深更大等，以便使结构的稳固性得到保证。而基础结构设计不良，是造成工程事故发生的重要原因。为降低工程风险，基础结构设计近年来得到了广泛重视，但也造成设计师忽略了结构经济性问题，在地基处理设计上提出较高要求，并未对房屋主体荷载力进行准确计算，导致基础结构建设耗费较高成本。
1.2主体部分的经济性
在建筑主体结构设计上，由于城市建筑用地成本较高，为降低成本大量高层、超高层房屋建筑得到了建设，希望通过实现有限土地资源的充分利用获得更多效益。而在主体结构层数较多的情况下，尽管单位层数使用土地面积减小，但同时也将受到采光、风阻等因素的限制，造成建成房屋面临无人问津的局面。不考虑市场因素，建筑层数增加也将造成建筑内部设备增加，如电气设备、给排水管道等都将增加，导致建筑成本有所提升。此外，在主体结构设计中未考虑纵向框架受力问题，在房屋水平受力较多的情况下，就容易出现结构抗震性能弱的问题，导致房屋整体建设质量较低，容易出现安全问题。如部分工程师通过实现构造柱双重设计代替承重柱，导致构造柱同时发挥承重和抗剪作用，容易引发安全事故，最终导致工程经济性受到影响。
1.3外观部分的经济性
在建筑外部结构设计上，需要先从安全性角度进行考量。在保证结构实用性的基础上，建筑外观多采用方形或圆形，利用对称结构形态使建筑受力保持稳定，同时增强结构经济性。如将方形房屋建筑设计成圆形外观，能够使建筑物周长得到减小，墙体面积随之减小，能够使墙体使用材料减少，并使装修成本得到降低，因此能够获得更多收益。但近年来为使建筑设计达到吸人眼球的目的，部分设计师将建筑外观设计成各种异形，在增强建筑美观性的同时，也造成建筑结构施工需要耗费更多成本。
因为在结构不对称的情况下，想要保证结构稳固且抗震性达到要求将耗费更多成本，另外后期建筑使用维护也将十分困难，最终导致建筑的经济性被削弱。
2房屋建筑结构设计的优化技术探究
2.1前期优化设计
实现建筑结构优化设计，还要做好前期工作，在明确建筑设计目标、业主需求和行业设计标准的同时，深入市场开展调查，掌握建筑材料、设备等各方面情况，从控制成本角度实现结构合理设计。在现代建筑设计方面，还要加强大数据、云计算等手段运用，实现同类项目数据的广泛收集和系统整理，得到精准数据分析结果，为建筑结构优化设计提供科学依据。如在对钢结构建筑进行设计时，还应充分了解钢结构材料优缺点，把握结构设计和施工的注意事项，在保证结构安全的同时，尽量减少钢筋等材料的用量，达到缩减结构建设成本的目标。在基础结构设计上，还应开展详细勘查工作，结合工程地质条件、业主需求等各方面因素进行考量，在保证基础结构具有足够承载力的同时，从经济性角度实现结构设计优化，使材料、施工做法占据的成本得到有效控制。做好前期分析，提出多套结构设计方案，能够从中筛选出兼具实用性、安全性和经济性的方案，使人员专业技能和实践经验得到充分体现，继而使结构设计水平得到提升。
2.2关键结构优化
在对建筑主体等关键结构进行设计时，还要加强优化技术的运用，使设计过程中遇到的复杂问题得到合理解决。在现代高层房屋建筑设计上，还应对各种结构形式进行充分了解，在保证结构安全的基础上使整体成本得到有效控制。如在地震常发的区域进行建筑结构设计，还应使房屋结构形态、刚度等得到平衡分布，对结构设计中的薄弱环节进行查找，通过有针对性的优化设计使结构整体稳定性得到提高[2]。为达到房屋避震性要求，在无法对地震等级等参数进行预测时还应完成多重防线设计，确保建筑部分结构能够起到低效地震冲击的作用，以免房屋出现倒塌问题。在保证房屋整体建设和质量的基础上，还应减少整体结构造价，如从建筑占用土地面积与层高相协调角度实现结构设计，通过适当减少层数使内部设备配置、装修等成本得到降低。在建筑外部结构设计上，越规整、简单通常越经济，通过合理设计减小建筑外表面积，在降低墙体结构造价的同时，减小围护结构传入损失，使建筑能耗得到节省，继而体现结构设计的经济性。
2.3先进技术运用
现代建筑结构布置带有多元化特点，为使结构设计同时兼具艺术性、经济性等各种性能，还要加强数字技术等先进技术运用，通过实现结构科学分析提出优化方案，使结构设计取得最佳效果。在不同房屋建筑结构中，采用的材料不同将造成设计参数出现差异，能否合理设定参数将影响结构经济性。运用数字化手段对结构进行建模分析，能够利用得到的3D模型对结构展开全面分析，使设计参数带来的影响得到精准分析。如鸟巢设计就采用DP软件进行分析，能够使构件配合得到优化，完成结构多样化布置。采用GAMES、TBCAD等分析软件，能够实现结构有效建模，运用各种线性、非线性方法完成结构优化分析，使结构设计效果得到直观展现，为人员优选方案提供有力支撑。如在结构抗震性分析上，可以运用软件建立结构体系屈服分布状态，结合防震冗余要求实现设计参数优化，使地震灾害给结构带来的影响得到最大限度降低。采用计算机完成结构内外影响分析，能够使结构得到整体优化设计。
结论：合理设计房屋建筑结构，不仅可以达到更高性能设计要求，还能使结构经济性得到充分体现，达到缩减成本投入和增加投资效益的目标。因此在实际建设阶段，还应在前期完成建筑结构优化分析，提出科学设计方案。运用优化技术，使建筑结构设计关键问题得到一一解决，能够使结构设计合理性得到体现。引入计算机等技术加强结构设计分析，使结构安全性、经济性同时得到考量，能够使结构整体设计水平得到提升。
参考文献：
[1]张旭.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].建筑技术开发,2020,47(03):47-48.
[2]张颖.房屋建筑结构设计中应用优化技术探讨[J].绿色环保建材,2019(05):100.