住宅建筑的优化设计

浅谈住宅建筑的优化设计摘要：随着我国城市经济的发展和人民生活水平的显著提高，人们对住宅建筑的质量和品质要求也越来越高。

住宅建筑不单单是居住的载体，更是人们休闲娱乐和追求品质生活的所在，这就对住宅建筑的舒适性、美观性和实用性提出了更高的要求，也就需要在现有建筑技术基础上对住宅建筑进行优化。

本文主要从住宅建筑的总体平面设计、结构设计和节能优化设计三大方面探讨了住宅建筑优化设计的要点，望为建筑设计工作者提供参考。

关键词：住宅建筑；优化设计；平面设计；结构；节能abstract: along with the city’s economic development and people’s living standards improve, people to the housing quality and quality request more and more is also high. housing is not only the carrier of living, but also people entertainment, and the pursuit of quality of life, where the housing comfort, appearance and practical put forward higher request, also need the existing construction technology based on optimized residential buildings. this article mainly from the housing overall plane design, structure design and energy saving optimization design three aspects discusses the housing construction optimization design points, we hope to provide the reference for building design professionals. keywords: housing construction; optimization design; planedesign; structure; energy saving中图分类号：u212.33 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）一、优化住宅建筑的总体平面设计（一）优化功能分区根据住宅内部的功能可分为公共区和私密区，根据人的活动特点又可分为动区和静区。

这些分区各有明确的专门使用功能，在统一设计的前提下，应尽可能突出住宅各部分的功能特点。

在平面设计上，应正确处理这些功能区彼此之间的关系，使之在功能分配上既合理又不相互干扰。

做到干湿分区，内外有别，公共活动区域和休息的、生活的区域分开，尽可能满足人性化的要求，做到舒适与健康同在。

（二）住宅的平面设计应满足优质采光和通风的要求1、采光不同地区应该按所在气候分区满足日照要求，其住宅平面布置间距一定要通过日照分析计算，避免无直接采光住宅的户型，在北方寒冷和严寒地区犹为重要。

另外，还应该避免光污染和楼房间视线干扰。

2、通风尽量采用自然通风的住宅户型，平面设计中应防止局部死角造成的通风不畅，或在局部之中造成有害气体的集中排放。

卫生间应尽量考虑自然通风，并按规范设计垂直通风道，符合环保要求。

（三）高层住宅内的垂直运输优化设计高层住宅里的垂直运输仅仅依靠楼梯是远远不够的，但是没有楼梯又是不安全的，所以要将电梯楼梯相结合，才能更加是适合居民的居住。

另一方面，生活垃圾的处理措施要得当，不能影响居民正常生活。

1、楼梯：高层住宅的必要的运输工具之一；可作为相邻楼层短距离的交通工具；作为居民，尤其是1 ～3层住户的垂直交通工具；最重要的是它可作为火灾发生时的疏散通道。

楼梯位置的选择及与电梯的关系要适当，应与电梯有机地结合成一组，以利相互补充。

2、电梯：要保证安全可靠、方便、经济，有一定的数量和运载能力，且电梯的运载能力和客流量相平衡。

电梯厅不宜紧邻主要房间，尤其不宜紧邻卧室。

为避免噪声干扰，可做隔声处理，一般可以用浴室、卫生间、壁橱、厨房等作为隔离空间。

二、住宅建筑结构的优化设计要点住宅建筑结构优化设计对于整个工程建设的贡献是不容忽视的。

每个工程建筑想要达到的目标就是用最少的资金投入提高整个工程结构的坚固性和可靠性，以至达到最大最长远的经济效益。

优化设计方案与传统的设计方案相比较下的优势就是，它可以节省工程的开支，使工程造价最高可达百分之三十，可以合理的优化工程资源配置，把每种材料的利用率发挥到最大限度，它是达到工程设计的“安全、适用、经济”目标的最有效的方法之一。

住宅建筑结构优化设计的要点主要有以下几点内容：（一）优秀的建筑结构设计方案是优化设计的前提结构设计方案的优劣决定了结构设计的成败。

对于同一个建筑设计方案，结构设计方案往往不是唯一的。

不同的结构方案会使工程造价和工程质量产生很大的差别，所以选择合理的结构方案便显得尤为重要。

在结构方案的选择上，应遵循以下的一些基本原则：要用整体的概念在特定的建筑空间中来完成结构总体方案的构思，处理好构件与结构、结构与结构的关系，充分利用和发挥整体结构和构件的最佳受力状态，使结构具备足够的承载力，刚度和良好的延性，尽可能使结构的受力与传力途径简单、直接、明确，保持整个结构安全可靠度的协调一致性，使结构平面布置的抗侧力刚度中心与建筑物的外力作用中心或质量重心尽量接近或重合，以避免或减小外力作用下结构的扭转效应，因为抵抗结构的扭转所需增加的材料用量是很大的，可以说结构平面布置的不规则既不经济又不安全。

（二）建筑结构的细部优化1、剪力墙的优化设计剪力墙设计中连梁的设计是关键。

联肢墙是通过连梁连接的各墙肢联结而成，从而增加了墙肢的约束条件。

连梁的剐度增大必将使得结构的地震作用也增大，这样连梁和墙肢分配内力也相应增大，此时必须增大构件的配筋量，显然这一设计结果必然会造成材料的浪费。

因此，在住宅结构设计时，有经验的设计师都不会采用大刚度的窗下墙作为连梁，而是将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。

同时，在满足结构刚度与变形要求时，应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑，合理布置抗侧力构件。

显然，剪力墙数量越多，结构抗侧力刚度愈大，相应结构位移会减小，但是结构地震力会随抗侧力刚度增大而加大，对结构的造价控制不利。

因此剪力墙应以周边均匀、对称、分散等原则合理布置，以规范规定的水平位移限值为准尽可能减少剪力墙数量。

2、基础拉梁设计的优化基础拉梁的设计应按框架梁相关参数进行设计，并按规定对箍筋加密区进行设置。

从抗震的角度来说，基础应选择短柱，基础拉梁应顺着两个主轴的方向进行设置。

基础拉梁的截面宽度一般取短柱中心距的1/20～1/30，高度一般取短柱中心距的1/10～1/15。

纵向钢筋受力值可取其连接柱子最大轴力设计值的1/10。

基础拉梁的配筋必须满足最小配筋率的要求。

一般要求基础拉梁顶标高与基础顶的标高相同。

当钢筋混凝土框架的层高不足或者建筑的基础埋置过浅时，通常需要设计较大的基础拉梁。

较大的基础拉梁需进行通长设计。

建筑基础拉梁的正负弯矩钢筋及抗震相关结构应与上部钢筋混凝土框架保持一致。

3、箍筋与框架梁间距的优化对于抗震等级不同的框架，箍筋与框架梁的间距不同。

一般情况下，加密区箍筋与框架梁的间距不超过10cm，非加密区钢筋与框架梁的间距不超过20cm。

合理地设计箍筋直径及其箍筋与框架梁的间距对建筑工程结构设计的优化具有重要意义。

需要注意的是，在设计非加密区柱、梁的配筋时，不需考虑高剪应力弱弯矩的规定，即可以不计算剪应力的增大系数及弯矩的减少量。

（三）提高材料的利用率结构设计的目的便是花尽可能少的钱，做最安全、适用的建筑，这就要求结构设计时对材料的选用要合理，利用要充分。

要根据结构构件的不同受力特点、工作环境和材料的力学性能特点，选用合适的建筑材料。

在钢筋混凝土结构中，以受压为主的柱子，就要充分发挥钢筋混凝土材料中混凝土抗压性能好的特点，尽可能采用高标号混凝土，不但可以减小构件截面，增加使用空间，还能减轻结构自重。

梁板以受弯为主，可采用高强度钢筋，以减少钢筋用量，同时要注意钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土强度的匹配，最大限度地发挥出材料的性能。

三、住宅建筑节能的优化设计要点建筑系统本身是巨大的消费者，建筑能耗在人类总能耗中所占比重约为30%。

因此，要求在建筑设计过程中根据可持续发展原则，贯穿节约能源、资源的思想，减少对自然环境的污染和破坏。

这就需要对建筑节能进行优化设计，寻求建筑节能的最优方案和途径。

下面详细介绍住宅建筑节能的优化设计要点。

（一）住宅建筑外窗的节能优化设计1、适当控制窗墙比保证门窗的开启面积。

一般而言，住宅建筑的外窗面积不宜过大。

根据规定，各朝向的窗墙比应当加以控制，其中北向不应大于0.45，东、西向不应大于0.30，南向不应大于0.50。

在设计开窗的同时，对门窗的开启也要满足设计标准，在建筑设计中有时为了立面的效果忽略了门窗的开启，从而影响了节能。

2、合理控制门窗的气密性门窗在安装过程中各部件之间存在装配间隙，会产生室内外空气的交换。

在满足室内卫生换气的条件下，通过门窗缝隙渗透的空气过大会导致冷、热能耗的增加，对节能是不利的。

因此，必须控制门窗缝隙的空气渗透量。

尤其在高层建筑中风压较大，气密性应当进一步提高。

所以九层以下的住宅外窗气密性应达到3级，十层以上的住宅外窗气密性应达到4级。

3、选择利于节能的外窗材料在外窗选用中，遮阳系数sc是个非常关键的指标，应当选用遮阳系数低的外窗。

常用的窗户种类有钢窗、铝合金窗、塑料窗等。

从各种常见的外窗热工参数中可知，窗框材料影响的主要是k值，对sc值没有任何影响。

因此框材的选择对节能的贡献不大。

在外窗节能设计中应该着重选择好玻璃。

玻璃按其性能可分为透明玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃等，各种玻璃又可以制成中空玻璃。

外窗玻璃的优选对节能有很大影响，普通玻璃比较经济，但遮阳效果差一点，对节能达标也差一点。

节能型玻璃能耗少、遮阳效果好，因此价格较高一些。

（二）优化住宅建筑的屋面设计提高屋面的保温隔热性能，对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要，这也是减少空调耗能，改善室内热环境的一个重要措施。

对此，可尝试以下两种节能屋面的设计。

1、屋面绿化随着我国城市化进程的高速发展和建筑面积的急剧增加，建筑能耗将更加巨大，“城市热岛”现象将更为严重。

城市建筑实行屋面绿化，可以大幅度降低建筑能耗、减少温室气体的排放，同时可增加城市绿地面积、美化城市、改善城市气候环境。