结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用

摘要：随着人们对房屋建筑要求的不断提高，房屋结构设计也越来越多样化。在房屋结构设计过程中，设计人员不断创新设计观念与方法，优化设计技术，以尽量提高房屋结构设计的可靠性、合理性与经济性，为房屋建筑的使用者提供美观、实用、安全、舒适的房屋建筑。因此，本文主要针对房屋结构优化设计技术中应用存在的问题进行探讨，并提出结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用策略，以供相关设计人员参考。

关键词：结构设计优化技术；房屋结构设计；应用策略

Abstract: with the people building the continuous improvement of the requirements, building structure design is also more and more diverse. In building structural design process, design personnel innovation design ideas and methods, design optimization technology, to try to improve the reliability of the design of the building structure, the rationality and economy, for housing the user with a beautiful, practical, safe, comfortable housing construction. Therefore, this article mainly aimed at building structure optimization design technology application in existing problems are discussed, and put forward the structure design optimization technology in the building structure the design application strategy, with the reference for designers.

Keywords: structure design optimization technology; Housing structure design; Application strategies

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

随着我国房屋建筑事业的不断发展，更多的高层房屋建筑拔地而起，这就为房屋结构的设计人员提出了艰巨的挑战，如何有效提高房屋结构的可靠性、降低房屋结构设计施工的成本，成为相关工作人员积极思考的问题。另外，建筑市场的发展同样带动着建筑材料市场的发展，更多的新型建筑材料被广泛地应用于房屋结构设计中，起到重要的作用。在此背景下，传统的房屋结构设计技术以及不能满足房屋结构的发展，需要设计人员积极优化房屋结构设计技术，以促进房屋结构设计有效性的提高。

一、房屋结构设计优化技术应用中存在的问题

一般来书，房屋结构设计人员在进行房屋设计过程中，需要利用适宜的设计理念与设计方法，对房屋结构的形势、构件尺寸、布局等进行科学地设计，从而满足房屋结构的设计需求。在建筑方案阶段结构设计就要进入配合，结构设计的经济性是否合理在方案阶段就决定了大部分。经济性不是“抽”钢筋，不是为省钢筋而省钢筋，也不是牺牲结构的安全性和耐久性，是在保证结构的安全，合理受力的前提下，并满足规范要求的“低值”配筋。随着设计技术的发展，房屋结构设计优化技术的应用越来越广泛，但是却存在着一些问题需要设计人员提高重视。

第一，房屋结构设计受到多重因素的影响，致使设计人员在设计过程中，所优化的目标只能够满足一个或者几个方面的要求，不能同时满足整个工程的需求。设计人员利用计算机软件来优化房屋结构设计，同样受到设计进度、建筑功能等因素的制约，使房屋结构设计优化目标无法达到最佳。

第二，一些房屋结构设计人员在进行技术优化过程中，通常是从小处着眼，即对房屋结构的尺寸与构件截面进行优化，从而忽视了结构尺寸与构件截面在结构整体中的作用。因此，在房屋结构设计优化技术应用中，不能仅仅优化结构的尺寸与构件截面，还要考虑结构的整体性，比如房屋周边的梁柱截面有时候不是单纯的为了满足计算配筋的要求，而是保证结构整体更好的抗扭能力，以保证房屋建筑整体的稳定性与可靠性。

第三，随着人们对房屋结构设计要求的不断提高，房屋结构设计中的变量也在不断增加。因此，房屋结构设计人员必须提高重视，以提高优化设计技术应用的效率。但是，传统的设计算法已经不能满足房屋优化设计的要求，需要设计人员针对问题，提出创新的设计算法，以提高房屋结构设计优化技术应用的有效性。

二、结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用策略

在房屋结构设计中，设计者不仅要考虑房屋结构的稳定性与安全性，同时还要考虑其经济性与合理性，尽量创新设计理念与方法，合理地选用新型的轻质建筑材料，尽量降低结构的自重，由F=ma可知，质量越大，吸收的地震力越大，所以采用轻质材料对抗震有利。努力地将结构设计做到最合理、最经济、最科学、最可靠，从而最大限度地满足使用者对房屋结构安全、经济等的要求。因此，笔者基于多年的理论研究与设计经验，对结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用策略进行探讨，希望能够与同行共同提高。

（一）概念设计优化技术

在工作人员对房屋结构设计进行分析过程中，往往需要根据设计中所使用的建筑材料、结构荷载、设计因数等进行分析，同时考虑离散变量的作用，以保证设计技术应用的有效性。因此，房屋结构设计人员可以利用概念设计优化技术，在遵循房屋结构设计普遍规律的基础上，结合多种设计方案与设计经验，调整房屋结构设计中不足的部分，创新设计方法，从而提供概念设计优化技术的应用效率。

（二）具体结构设计应用

第一，房屋结构设计中，采用何种钢筋强度对结构的经济性有很大影响，比如在剪力墙约束边缘构件区箍筋的强度等级直接决定着钢筋的用量，由于采用三级钢，规范要求的体积配箍率较小。三级钢比一级钢节省。但在剪力墙强身配筋不一定采用三级钢就比一级钢省，原因在于剪力墙墙身基本上是构造配筋，只要满足规范要求的最小配筋率要求即可。这时采用一级钢或者二级钢要比三级钢省。再来谈谈楼板（悬挑板除外）钢筋等级的选择，根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》8.5.1条的注2的规定，当采用HRB400其最小配筋百分率允许采用0.15和45ft/fy中的较大值。通常楼板的混凝土强度等级不大于C35，笔者现在以混凝土强度等级为C30，钢筋强度为HRB400，板厚100mm举例说明，45*1.43/360=0.178%,要小于普通的受弯配筋率0.2%，由此可见楼板钢筋采用三级钢筋或者更高级别的钢筋更加经济。

第二，在抗震区房屋的结构设计，体型规则与否，直接影响到结构的经济性，如房屋的高宽比较大，平面的凹凸不规则，是否转换等等。另一方面，目前结构设计软件对填充墙给结构带来的刚度贡献考虑的不够完善。通常都是采用周期折减系数来模拟填充墙的多少。填的数值大小直接影响到地震力的大小，这势必会给经济性带来一定影响。软件采用全楼统一的周期折减系数不尽合理。这就需要结构设计人员从结构抗震概念上给予适当的加强（如首层架空层等）。

三、结构设计优化技术在房屋结构设计中应用的重要性

结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用，是我国房屋结构设计发展的表现，也是建筑事业发展的需要。在房屋结构设计中应用结构设计优化技术，可以有效地提高房屋结构的可靠性、合理性与经济性。（1）随着房屋建筑层数的增加，对房屋地基承载力的要求也将相应提高，在应用结构设计优化技术后，将有效增加房屋结构基础与柱的承载力，使其结构设计变得更加合理，房屋结构的可靠性也随之提高；（2）合理的房屋结构设计将提高设计的经济性，主要表现在房屋建筑之间的日照间距减少，节约了土地资源；创新的结构设计也可以提高建筑材料的应用效率，降低房屋建筑的成本，提高房屋结构设计的经济性。

结语：

总而言之，房屋结构作为房屋建筑的重要组成部分，在房屋建筑中起到支撑、保护的作用，房屋结构的设计质量直接影响到房屋建筑的质量。因此，房屋结构设计人员必须改革设计理念与方法，积极进行房屋结构设计技术的优化，从不同角度、多个层面对房屋结构进行优化设计，以弥补传统设计中房屋结构的不足，从而有效地提高房屋结构设计的有效性，促进房屋结构向着经济化、科学化、多样化等方向发展。

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