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房屋建筑结构设计中优化技术应用夏仕洋

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：夏仕洋

[导读] 摘要：市场经济的迅猛发展在很大程度上促进各行业的发展，在这一背景下，房屋建筑行业得到快速发展。

        东南大学建筑设计研究院有限公司江苏南京 210000
        摘要：市场经济的迅猛发展在很大程度上促进各行业的发展，在这一背景下，房屋建筑行业得到快速发展。如今市场竞争越来越激烈，也有越来越多的企业开展恶性竞争，导致市场状况不容乐观。城市化的发展提升人们对房屋的要求，如今人们对房屋建筑要求越来越高，房屋建筑结构设计公司更应做好设计优化工作，从而提升企业的市场竞争优势，促进企业的进一步发展。
        关键词：房屋建筑；建筑结构；结构设计；优化技术
        一、房屋建筑结构设计优化的作用
        （一）提升材料的有效性与利用率
        虽然我国社会经济发展比较快，但目前仍然属于发展中国家，建筑结构设计优化的目的就在于最大限度降低资金建设，同时需要提升建筑的质量。从设计优化的层面上来看，优化房屋建筑结构设计不一定能提升建筑材料的有效性与利用率，因此在设计工作当中，设计人员必须要重视结构材料的利用率，同时还要重视各种不同类型的材料在建筑工程施工中的应用，如在混凝土的施工工艺当中，要重视钢管混凝土结构，同时也要重视预应力混凝土结构的应用等。其中，钢管混凝土结构的应用属于一种全新结构形式，就是指通过在钢管内填入混凝土提升钢管本身的稳定性，能将钢管与混凝土充分结合在一起，同时钢管也能对核心混凝土产生相应的作用，促使其处于三向受压的状态，提升钢管的抗形变能力与抗压强度。相对于普通的钢管来说，钢管混凝土结构的应用能节约一半左右的钢材，且能保证其承载性能与使用量与原来的一致，在很大程度上节省了施工材料的应用，也能进一步提升施工材料的利用率。从房屋建筑结构设计的实际情况来看，对其进行设计优化能通过提升材料利用率进一步降低工程的施工成本，在一定程度上给企业带来经济效益，能促进企业的可持续发展。
        （二）提升建筑结构的经济性
        建筑结构的楼层越高则墙体的面积与柱体积也会有所增加，从而增加结构的自重，与之相应的各类水电管线长度也会增加。相反，建筑结构的楼层越低则会降低房屋建筑的总高度，房屋建筑之间的日照距离也会因此而缩短，在一定程度上节约了用地面积。在建筑用地面积不变的情况下，应用圆形接近方形的平面形状，则建筑外墙周长系数比较小，同时内外表面装修与建筑基础也会随之减少，因此一定程度上提升建筑结构的经济性。就房屋建筑结构设计的实际情况来看，通过房屋建筑结构设计优化能有效降低建筑工程的总造价，最终提升工程的整体经济效益，对于施工单位、设计单位来说均有一定的作用。
        （三）房屋建筑结构设计优化的必要性
        就我国房地产行业发展情况来看，如今的房屋建筑工程主要是以高层与超高层住宅为主，因此在房屋建筑结构设计当中应该要贴合现代人的需求与审美，要与时俱进，而在设计优化工作中怎么进一步减少工程施工成本、减少资金投入就成为房地产行业的高度关注问题。在房屋结构设计优化当中，必须要以安全施工作为基础与前提条件，因此要综合考虑工程的各个方面因素，充分应用现代化设计理念与设计技术，结合成本管控与结构优化等因素进行优化设计。根据相关数据表明：通过房屋建筑结构设计优化能缩减15%左右的施工成本，但是在实际的房屋建筑结构设计优化工作中存在一定的难度，主要在于受到各种各样因素的限制，导致许多设计技术与设计方案难以应用于实践。例如：在房屋建筑当中，有些施工企业为了能尽快交工会尽量缩短工期，同样的留给设计人员的设计时间比较少，设计人员不能充分结合施工实际要求进行房屋建筑结构设计优化工作，导致施工方案与设计方案有所差异，在发现设计方案中出现的问题也会选择视而不见。另外，有部分人员并不重视施工设计，最终导致施工整体造价偏高，由此可见除了要重视工程设计工作之外，还应该予以设计人员充足的时间，根据施工实际需求优化房屋建筑结构设计，控制成本，提升效益。
        另外，在房屋建筑结构设计优化工作当中应该要充分考虑到施工材料、施工设备等应用情况，做好施工材料与施工设备与以往房屋建筑结构之间的对比调查，分析新技术、新工艺的优势等，最大程度降低工程项目的成本，为企业争取到更多的经济利益。
        二、在房屋建筑结构设计优化中应该坚持的基本原则
        （一）经济性原则
        在房屋建筑结构设计工作当中涉及到各种各样的内容，因此需要设计人员具备较高的专业性。在设计工作当中，施工活动与设计活动都应该要由相应的技术与原料组成，因此通过优化房屋建筑结构设计能在很大程度上避免发生浪费情况，节约成本。社会经济的发展提升人们的物质生活水平，同时房屋建筑工程施工成本也在不断上升，在这一背景下，如果设计工作没有充分考虑到建筑施工的成本问题就容易因施工成本产生矛盾，如果不能有效解决这一矛盾，则可能会影响到建筑施工工期。设计人员在优化设计时应该要遵守经济性的基本原则，多考虑施工过程中的成本管控问题，如通过施工材料成本控制、施工管理成本控制等达到控制资金支出，做好项目工程施工预算规划，保证整个施工项目能如期进行。
        （二）功能性原则
        房屋建筑不但需要满足居民的居住要求，还要具备其他的功能。如今人们对房屋建筑工程的要求越来越高，一方面体现在工程建设的施工质量上，另一方面则是房屋居住的功能性上，基础的居住要求是必备的，除此之外还要具备其他功能，如防火性能、防水性能、抗震性能等。

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人们对房屋建筑的功能性要求越来越高，为了满足人们的需求，设计人员在设计工作中应该要将人们的需求充分考虑在内，通过实施相应的施工技术与施工工艺达到提升房屋抗震能力的作用，同时也能通过特殊施工材料的应用达到防水防火等作用，在设计工作中要满足功能性的基本原则，为居民提供更好的居住体验。
        （三）安全性原则
        安全是房屋建筑结构设计中最基本的内容，施工质量与居民的安全性息息相关，要保证施工质量应该要从设计工作入手，不但保证居民居住的舒适性，还要保证其安全性。安全主要是指居民的生命财产安全，在房屋建筑结构设计优化过程中需要坚持以安全性作为基本原则。设计人员在优化设计工作中可能会受到各种各样因素的影响，应该要将影响施工质量的因素一一考虑在内，通过设计工作将其体现在设计方案当中，同时也要加强房屋建筑工作的安全管理，多多考虑安全性的相关因素。另外，在以上基础上还要充分考虑到建筑材料的应用，保证其节约性与环保性，避免出现资源浪费等情况，进一步提升建筑施工材料的利用率。
        三、房屋建筑结构设计优化的具体应用
        （一）基础优化设计
        要想充分发挥建筑的整体功能，就必须要保证房屋建筑基础结构的稳定性，二者之间的联系比较紧密，因此在房屋建筑结构设计优化工作中，设计人员必须要重视结构优化设计方法的应用，把握地基地质、基础结构等重点环境的设计优化方法。在基础优化设计工作当中，应该要将施工技术。施工成本与施工结构三者之间的关系处理好，同时要做到房屋建筑结构设计优化的基本原则，以此作为基础展开设计优化工作。对于框架结构来说，应该要根据施工环境的实际勘查结果合理选择基础形式，如果施工环境的地基承载力比较好，则可应用浅基础形式，如果施工环境的地基承载力比较差或者施工环境的土质存在一定的问题，则应该要根据地基的情况选择相应的设计方案，并考虑方案的可行性，并及时对其进行调整，适当应用桩基础。在房屋建筑地基施工中，比较常见的桩基础有灌注桩与预制桩，其中灌注桩施工过程具有一定的复杂性，如果工期比较宽裕则可应用，否则可能会影响到工程交工时间，同时在应用过程中需要重视其施工质量。因此，在满足沉降相关标准的基础上，应该要应用预制桩施工方法，且尽量选择较长的预制桩。
        （二）整体设计方案的优化
        在房屋建筑结构设计优化当中，应该要明确其优化重点环节，一般来说可以从以下三点入手：第一点是要针对具体的设计方法对各项因素进行统筹分析，做好全方面的定位，要从房屋建筑结构的整体角度出发，统筹规划工程施工过程中各项资源与各项技术之间的规划，保证建筑结构设计优化方式符合相应的标准。第二点是要严格控制施工材料的质量，施工材料的质量会影响到整个施工工程的质量，同时也要重视施工设备的质量，保证施工的零部件功能可充分发挥其作用，促进建筑材料功能的高效发挥；在房屋建筑结构设计中也会受到外部因素的影响，要将外部因素充分考虑在优化设计工作当中，尽量减少人力物力等方面的影响，控制房屋建筑结构设计优化中存在的隐患。第三点时要适当简化内部结构，对于房屋建筑结构设计来说，内部结构比较繁琐，为了提升房屋建筑结构的承载力，必须要保证计算的精准度，一旦出现计算误差，则可能会增加工程成本，因此必须要控制内部因素，适当简化内部结构。
        （三）建筑结构上部的设计优化
        在房屋建筑结构设计当中，抗震性能、刚度与强度均是要重点考虑的问题，在这些性能方面，剪力墙结构的应用发挥较大的作用，且目前在房屋建筑结构设计当中应用比较广泛。因此，在房屋建筑结构设计优化当中应该要适当应用剪力墙结构，避免安全事故的发生，符合房屋建筑结构设计优化的安全性基本原则，尤其是在自然灾害的抵御工作方面，如地震等，更能满足居民对房屋建筑的要求。另外，在房屋建筑结构设计优化工作当中应该要科学设计剪力墙结构的应用，保证剪力墙的重量能科学、均匀分布在不同地区，同时要保持整栋楼层刚度的一致性。在房屋建筑结构设计优化工作中，还要重视剪力墙的水平方向等问题，如果施工过程中发生特殊情况影响到剪力墙的承受能力，则可能会对剪力墙的延展性产生不良影响，需要根据工程实际情况进行科学计算，满足房屋建筑结构设计优化的实际需求，尽量降低自然灾害对房屋建筑的不良影响。
        （四）排水结构设计优化
        在现代房屋建筑工程当中，通常有设置专用的排水房，在排水房当中设计到多种多样的机械设备，这一情况下会在一定程度上提升建筑的负荷量，因此可以将水泵设置在地下室当中。值得注意的是，在排水结构设计优化当中，由于排水房中连接着各个楼层的排水管道，因此管线数量比较多，且由于管线的作用不同，管道的尺寸。规格也有相应的差异，必须要加强楼板穿孔位的固定效果，在施工时预留出相应的孔洞，避免影响到水平方向管线对房屋建筑结构。排水结构作为房屋建筑结构设计中的重要组成部分，在具体的设计当中应该要科学配置，如对排水房多种机械设备进行合理设计等，以此对房屋建筑结构设计进行优化。除此之外，如果在房屋建筑施工过程中必须要穿过承重墙，则应该要严格处理加固问题，保证排水结构设计优化工作以及排水管网设计的协调性，以免在施工过程中发生管道绕柱或管道绕梁等问题。
        结束语：
        综上所述，在房屋建筑建设过程中，房屋建筑结构设计优化工作占据比较重要的地位，不但要满足工程建设的基本需求，还应该满足居民对房屋建筑的居住需求。在房屋建筑结构设计优化工作当中，主要设计到整体优化、排水结构设计优化、上部建筑结构优化以及基础优化设计等方面的内容，通过加强房屋建筑结构设计优化工作，才能有效提升房屋建筑结构的整体水平。
        参考文献：
        [1]甘朝翔. 房屋建筑结构设计中的优化技术应用分析[J]. 住宅与房地产，2020，No.585（24）：173-173.
        [2]宋庆喜，张艳霞. 房屋建筑结构设计中优化技术应用分析[J]. 中国房地产业，2019，000（019）：232.