论房屋建筑结构设计中应用优化技术

论房屋建筑结构设计中应用优化技术
发表时间：2016-11-25T11:13:38.573Z 来源：《低碳地产》2016年10月第20期作者：张军华[导读] 本文通过房屋建筑结构设计与经济的关系、结构设计优化的作用以及房屋建筑结构优化设计的措施等三个方面对房屋建筑结构设计的优化技术进行了分析。

河南凯通建设工程有限公司河南安阳 456550
【摘要】本文通过房屋建筑结构设计与经济的关系、结构设计优化的作用以及房屋建筑结构优化设计的措施等三个方面对房屋建筑结构设计的优化技术进行了分析，希望能为同行提供可借鉴的经验。

【关键词】房屋建筑结构设计优化技术
1 房屋建筑结构设计与经济的关系
1.1 房屋建筑结构设计层数与用地面积之间的关系
从表面上看多层或高层建筑中，随着层数的增加，建筑物单位总建筑面积所使用的土地面积就越少。

但是实际上不是这样的，随着建筑物层数的增加，建筑物的总高度也会增加。

这样势必会增大相邻建筑物之间的间距，会增大建筑物单位总建筑面积所使用的土地面积。

所以单位总建筑面积所使用的土地面积与建筑物的层数之间没有某种很必然的联系。

1.2 房屋建筑结构的分部部分与建筑物层数之间的关系
由于同一个建筑物共用屋盖部分，所以屋盖部分的单位设计成本会随着建筑物层数的增加而降低。

但是对于基本部分则不同，虽然同一个建筑物共用一个基础部分。

但是随着建筑物层数的增加，上部主体部分给基础部分施加的荷载增加。

为了保障建筑物的安全，基础部分的设计需要提高其构件的承载力，这样就会增加基本部分的设计成本。

所以基础部分的设计成本会随着建筑物层数的增加而增加。

1.3 房屋建筑结构设计与建筑设备之间的经济关系
房屋建筑结构在建造的过程中需要大量的给排水管道以及电气设备材料。

房屋的层高直接影响房屋建筑设备部分的造价成本，建筑物的层数越多，需要的给排水管道量越大，同时需要的电气设备量也会增加，这样就会间接的增大建筑设备部分的造价成本。

2 结构设计优化的作用
2.1 降低建筑总造价
在结构优化设计中，建筑层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用土地面积将越小，这样节约了土地占用面积，但随着建筑层数的提高，总建筑高端提升，楼与楼之间间距也在提升，传给基础结构的荷载也会增加，我们则要增大基础，又会扩大土地占用面积。

虽然这样单位面积会有所降低，但是还是没有屋盖效果那么明显。

2.2 提高建筑结构经济性
随着建筑层数提高，墙体面积和柱体积也会增加，导致结构自重增加，基础结构的承载力相应增加，水、电气管线相应加长，如果层数降低，可节约材料、利于抗震等，当建筑高度减少，两建筑间的日照距离也相应减少，间接节约了用地。

如果建筑面积相同，选择的不同的平面形状，建筑外侧外墙的周长也会不同，合理的平面模型使外墙周长减少，外墙砌体、基础设施。

内外表面装修都会减少，与此同时还提高了受力性能，增强建筑经济性。

优化方法的运用，协调了建筑各部分单元，使建筑在更加美观的同时增强了建筑的可实用性，还减少了总体建筑的工程造价，这符合了现建筑结构的效益需求。

3房屋建筑结构优化设计的措施
3.1 加强剪力墙的设计
影响压弯构件的延性或屈服后变形能力的因素有：截面尺寸、混凝土强度等级、纵向配筋、轴压比、箍筋量等，其主要因素是轴压比和配箍特征值。

剪力墙墙肢的试验研究也表明，轴压比超过一定值，很难成为延性剪力墙。

剪力墙构造边缘构件的配筋区分底部加强部位和其他部位，除应满足受弯承载力要求外。

底部加强部位的构造边缘构件采用箍筋，其他部位采用拉筋，其拉筋水平间距不应大于纵向间距的2倍，转角处宜采用箍筋。

当抗震墙的构造边缘构件的端柱承受集中荷载时，其端柱的纵向钢筋、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求。

3.2 加强设计中建筑结构形式的选用
不同的建筑类别和功能要求决定了户型的选择，当前越来越多的房屋建筑为高层建筑结构，除了要合理选择结构抗侧力体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。

建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。

建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。

3.2.1 加强结构抗震设计
结构抗震设计有许多不确定因素（地震特性、结构扭转等），进行精确的抗震计算是非常困难的。

结构的抗震设计除了进行细致的计算外，要特别注重结构概念设计。

概念设计是指在结构设计中，结构工程师运用“概念”进行分析，做出判断，并采取相应措施。

根据概念设计，抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则：采用规则结构，不采用严重不规则结构；确的计算简图和合理的传力路径；具有必要的刚度和承载力，具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力；部分结构或构件破坏不应导致结构倒塌，增加超静定结构的次数。

满足抗震设计原则：即：“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”；置多道抗震防线，形成两道或多道的抗震防线，增强结构抗倒塌能力。

第一道防线是地震时先屈服的结构单元和构件，应是延性大、耗能力好的结构单元或构件，如剪立墙结构的连梁等。

第二道防线的结构单元也有足够的抗震能力，如框架-剪力墙结构的框架。

3.2.2 加强底部框架剪力墙的设计
高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构中的剪力墙为第一道防线的主要抗侧力构件。

为了提高其变形和耗能能力，对框架—剪力墙结构中的剪力墙墙厚、墙体最小配筋率和端柱设计等做出了较严格的规定：剪力墙的厚度不应小于160 mm且不应小于层高的1/20，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200 mm且不应小于层高的1/16。

剪力墙的周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成的边框。

端柱截面宜与同层框架柱相同，并应符合有关框架构造配筋规定；剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。

剪力墙的横向和竖向分布钢筋，配筋率均不应小于0.25%，并应双排布置，拉筋间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。

框架—剪力墙结构的其他抗震构造措施，应符合对框架及剪力墙的有关要求。

结束语：综上所述，优化技术在房屋建筑结构设计中的应用可以有效的节约土地面积，降低建筑造价。

因此，要切实的将优化技术应用到房屋建筑结构设计中去，从而提高整体建筑的经济效益。

参考文献：
[1] 王也建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用中华民居（下旬刊） 2013（03）.
[2] 潘亮房屋结构设计中机构设计优化技术的应用科技风 2011（12）.。