论文部分内容阅读
【摘 要】 房屋建筑结构设计不仅要满足最基本的功能性、安全性要求，还要满足经济性、美观性的要求，因此，实现房屋结构的最优化设计才能为人们提供更为舒心的居住环境。本文通过对房屋建筑结构设计的常见问题和优化措施进行分析和介绍，从而为应用优化技术提供理论上的支持和现实的借鉴意义。
【关键词】 房屋建筑；结构设计；优化技术
引言：
近年来，我国建筑行业得到快速的发展，人们对建筑物的功能、质量要求越来越高。作为房屋建设中的重要组成部分，房屋建筑结构设计是保证房屋施工质量的前提条件，而且良好的结构设计，不仅能直接关系到房屋工作的施工质量，还容易导致出现工程设计变更，从而对施工进度及成本造成影响。这就要求在房屋结构设计中，必须要对设计中存在的问题进行分析，并采取有效的解决对策，以保证房屋结构设计及施工的质量。
一、对建筑结构进行优化的重要性
在房屋结构的设计中，采用合理的建筑结构优化方案，不仅能够实现建筑物的实际使用价值，还能够很好地实现建筑物的经济价值和环保价值。此外，好的结构方案还可以最大程度上减少建设单位的资本投入，为企业带来更多的经济效益，还可以保护建筑施工现场的生态环境，实现经济利益与环保相结合的良好经营模式。因此，合理地使用建筑结构优化技术能够更好地实现建筑物的综合效益。建设单位开发建筑物的基本原则就是在最大程度的减少资本投入、建筑材料使用的基础上，实现建筑物的高质量和长期使用。况且建筑物只有在保证良好质量的基础上实现其美观、耐用、新颖等特点，才能够满足不同人群的需要，为企业带来更多的经济利益。与传统的建筑结构设计方案相比，建筑结构设计优化模式可以降低建筑成本。其采用的设计优化措施可以有效地实现建筑施工中各个资源的合理配置，以及各项建筑材料的充分利用，并且协调好房间的布局，使得这些布局能够有效的结合，共同发挥其使用功能。合理的利用建筑结构优化技术，在确保建筑物安全性能的前提下能够充分的体现出其创新性。此外，这种技术还能够帮助设计人员选择最为合理的设计方式。
一、房屋建筑结构设计中的常见问题
1、地基与基础设计不合理
在部分房屋建筑的地基设计中，往往只是根据附近建筑物的地基情况完成设计的，对地质勘察不仔细，导致地基与基础设计出现不合理现象，容易对房屋施工质量造成影响。目前，我国大部分的房屋为多层框架结构，主要为柱下独立基础。另外，在基础设计中，由于基础拉梁的计算及设计不合理，容易导致整个设计方案出现错误。
2、建筑框架结构设计问题
在房屋建筑结构设计过程中，不合理问题主要包括：（1）纵向框架设计不合理。在房屋建筑框架结构中，无论是纵向框架，还是横向框架都同等重要。但在部分房屋结构设计中，容易出现重视横向设计，而忽视纵向设计的情况，从而导致出现箍筋、跨中的配筋配置不均的情况出现；（2）承重柱截面高度设计不合理。在房屋结构设计中，设计人员为了方便受力分析，将承重柱的截面高度设计过小，导致房屋质量存在安全隐患问题。
3、屋面梁配筋设计问题
在房屋建筑结构设计中，设计人员为了方便，直接根据下层梁的尺寸对屋面梁直进行计算。虽然能减少建筑的屋面梁荷载，但使屋面梁配筋过少，从而导致建筑屋面梁在混凝土收缩、温度应力等作用下出现裂缝现象。
三、建筑结构设计优化措施
1、结构优化模型
房屋结构整体优化设计方法以3个步骤进行。首先，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数和约束控制参数；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量；其次，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。
2、提高房屋建筑框架结构设计的质量
在选择框架结构参数时，既要考虑楼层地震剪力系数、楼层的侧向刚度比等因素，还要考虑其他指标对点算结果的验算。另外，在结构配筋的设计上，对配筋率的最大或最小限值也必须进行充分考虑。严格按照相关规范要求，以确保在各个部位的钢筋都能满足延伸、长度、强度及搭接等方面的要求，以使建筑设计满足强度要求，尤其是在发生地震时，建筑物就会出现一定的延性，有利于提高建筑的安全性。对于房屋顶层部分，也必须要根据规范标准进行设计，避免因屋面温度应力问题而导致墙体出现裂缝问题。
3、设计结合细部结构设计优化
在没有具体数值量化的情况下，我们可以使用概念设计。例如，对地震的烈度进行设防时，由于它存在这不确定的因素，所以我们无法找到与实际相符合的计算式，所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法，把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。
4、刚性楼面的设计
为了使程序的计算结果能够很好的反映出建筑结构的真实受力状况，以减少根本性误差的出现，在设计过程中应尽量设计成刚性楼面。因此在建筑设计方案阶段应避免大开洞、外伸翼块太长及凹槽缺口太深等楼面设计问题。同时，还要保证建筑结构布置与配筋构造的合理性，且要保证结构的使用功能。若平面无法满足刚性楼板的设定，这就要求在进行房屋结构设计中必须要增设连系梁板与在洞口边增设暗梁边梁，以增加梁板或暗梁边梁的配筋量，并采用双层配筋或斜向配筋等方法，以满足刚性楼板的设计要求。
5、承重墙结构的设计
现代房屋多属矩形平面，其横向刚度往往要小于纵向刚度，这就要求必须要有足够的横墙，才能有效保证房屋建筑结构的抗震性能。从地震灾害可知，房屋墙体一般都是剪切破坏。因此，在进行房屋建筑设计时，必须要提高建筑的抗剪强度，以提升房屋横墙的抗震能力。以提高建筑的抗剪强度，就要求提高材料的强度等级，并相应增加横墙的轴压力，因此需要将横墙尽量成为承重与隔断相结合的墙体。当房屋建设中的房间比较大时，设有沿深方向的梁应支撑在纵墙上，以使纵墙承重。同时，建筑楼板应沿纵向搁置，因此形成横墙承重，再加上纵墙因存在轴压力而增加其抗剪能力。
6、下部地基基础结构的设计优化
在地基基础的结构设计优化中，我们必须选取合适的方案，如可以根据工地的地质条件选择相应的桩基类型，并尽量减少相应的工程造价。并根据桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度，通过对多种设计方案进行必要的分析比较，然后选取最佳的设计方案。
四、结束语
房屋是人们生活中所应用的重要建筑结构，对其的建设进行全面地发展，是保证社会全面进步的必要条件。对房屋结构设计进行科学优化，从房屋建设和提高人們生活水平两方面的发展中都是非常必要的，建筑单位应从科学角度出发，采用现代化方式，实现房屋建筑设计的全面发展，并从人文角度和市场需求角度将设计优化技术落到实处，实现房屋建筑工程的科学化发展。
参考文献：
[1]马玉强.结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2013年.
[2]张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012年.
【关键词】 房屋建筑；结构设计；优化技术
引言：
近年来，我国建筑行业得到快速的发展，人们对建筑物的功能、质量要求越来越高。作为房屋建设中的重要组成部分，房屋建筑结构设计是保证房屋施工质量的前提条件，而且良好的结构设计，不仅能直接关系到房屋工作的施工质量，还容易导致出现工程设计变更，从而对施工进度及成本造成影响。这就要求在房屋结构设计中，必须要对设计中存在的问题进行分析，并采取有效的解决对策，以保证房屋结构设计及施工的质量。
一、对建筑结构进行优化的重要性
在房屋结构的设计中，采用合理的建筑结构优化方案，不仅能够实现建筑物的实际使用价值，还能够很好地实现建筑物的经济价值和环保价值。此外，好的结构方案还可以最大程度上减少建设单位的资本投入，为企业带来更多的经济效益，还可以保护建筑施工现场的生态环境，实现经济利益与环保相结合的良好经营模式。因此，合理地使用建筑结构优化技术能够更好地实现建筑物的综合效益。建设单位开发建筑物的基本原则就是在最大程度的减少资本投入、建筑材料使用的基础上，实现建筑物的高质量和长期使用。况且建筑物只有在保证良好质量的基础上实现其美观、耐用、新颖等特点，才能够满足不同人群的需要，为企业带来更多的经济利益。与传统的建筑结构设计方案相比，建筑结构设计优化模式可以降低建筑成本。其采用的设计优化措施可以有效地实现建筑施工中各个资源的合理配置，以及各项建筑材料的充分利用，并且协调好房间的布局，使得这些布局能够有效的结合，共同发挥其使用功能。合理的利用建筑结构优化技术，在确保建筑物安全性能的前提下能够充分的体现出其创新性。此外，这种技术还能够帮助设计人员选择最为合理的设计方式。
一、房屋建筑结构设计中的常见问题
1、地基与基础设计不合理
在部分房屋建筑的地基设计中，往往只是根据附近建筑物的地基情况完成设计的，对地质勘察不仔细，导致地基与基础设计出现不合理现象，容易对房屋施工质量造成影响。目前，我国大部分的房屋为多层框架结构，主要为柱下独立基础。另外，在基础设计中，由于基础拉梁的计算及设计不合理，容易导致整个设计方案出现错误。
2、建筑框架结构设计问题
在房屋建筑结构设计过程中，不合理问题主要包括：（1）纵向框架设计不合理。在房屋建筑框架结构中，无论是纵向框架，还是横向框架都同等重要。但在部分房屋结构设计中，容易出现重视横向设计，而忽视纵向设计的情况，从而导致出现箍筋、跨中的配筋配置不均的情况出现；（2）承重柱截面高度设计不合理。在房屋结构设计中，设计人员为了方便受力分析，将承重柱的截面高度设计过小，导致房屋质量存在安全隐患问题。
3、屋面梁配筋设计问题
在房屋建筑结构设计中，设计人员为了方便，直接根据下层梁的尺寸对屋面梁直进行计算。虽然能减少建筑的屋面梁荷载，但使屋面梁配筋过少，从而导致建筑屋面梁在混凝土收缩、温度应力等作用下出现裂缝现象。
三、建筑结构设计优化措施
1、结构优化模型
房屋结构整体优化设计方法以3个步骤进行。首先，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数和约束控制参数；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量；其次，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。
2、提高房屋建筑框架结构设计的质量
在选择框架结构参数时，既要考虑楼层地震剪力系数、楼层的侧向刚度比等因素，还要考虑其他指标对点算结果的验算。另外，在结构配筋的设计上，对配筋率的最大或最小限值也必须进行充分考虑。严格按照相关规范要求，以确保在各个部位的钢筋都能满足延伸、长度、强度及搭接等方面的要求，以使建筑设计满足强度要求，尤其是在发生地震时，建筑物就会出现一定的延性，有利于提高建筑的安全性。对于房屋顶层部分，也必须要根据规范标准进行设计，避免因屋面温度应力问题而导致墙体出现裂缝问题。
3、设计结合细部结构设计优化
在没有具体数值量化的情况下，我们可以使用概念设计。例如，对地震的烈度进行设防时，由于它存在这不确定的因素，所以我们无法找到与实际相符合的计算式，所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法，把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。
4、刚性楼面的设计
为了使程序的计算结果能够很好的反映出建筑结构的真实受力状况，以减少根本性误差的出现，在设计过程中应尽量设计成刚性楼面。因此在建筑设计方案阶段应避免大开洞、外伸翼块太长及凹槽缺口太深等楼面设计问题。同时，还要保证建筑结构布置与配筋构造的合理性，且要保证结构的使用功能。若平面无法满足刚性楼板的设定，这就要求在进行房屋结构设计中必须要增设连系梁板与在洞口边增设暗梁边梁，以增加梁板或暗梁边梁的配筋量，并采用双层配筋或斜向配筋等方法，以满足刚性楼板的设计要求。
5、承重墙结构的设计
现代房屋多属矩形平面，其横向刚度往往要小于纵向刚度，这就要求必须要有足够的横墙，才能有效保证房屋建筑结构的抗震性能。从地震灾害可知，房屋墙体一般都是剪切破坏。因此，在进行房屋建筑设计时，必须要提高建筑的抗剪强度，以提升房屋横墙的抗震能力。以提高建筑的抗剪强度，就要求提高材料的强度等级，并相应增加横墙的轴压力，因此需要将横墙尽量成为承重与隔断相结合的墙体。当房屋建设中的房间比较大时，设有沿深方向的梁应支撑在纵墙上，以使纵墙承重。同时，建筑楼板应沿纵向搁置，因此形成横墙承重，再加上纵墙因存在轴压力而增加其抗剪能力。
6、下部地基基础结构的设计优化
在地基基础的结构设计优化中，我们必须选取合适的方案，如可以根据工地的地质条件选择相应的桩基类型，并尽量减少相应的工程造价。并根据桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度，通过对多种设计方案进行必要的分析比较，然后选取最佳的设计方案。
四、结束语
房屋是人们生活中所应用的重要建筑结构，对其的建设进行全面地发展，是保证社会全面进步的必要条件。对房屋结构设计进行科学优化，从房屋建设和提高人們生活水平两方面的发展中都是非常必要的，建筑单位应从科学角度出发，采用现代化方式，实现房屋建筑设计的全面发展，并从人文角度和市场需求角度将设计优化技术落到实处，实现房屋建筑工程的科学化发展。
参考文献：
[1]马玉强.结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2013年.
[2]张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012年.