房屋建筑结构设计的经济性和优化技术之我见

摘要：在房建事业发展蒸蒸日上的背景下，对房屋建筑结构设计的经济性要求日高，对相关技术的优化也在不断升级。不论是结构设计经济性，还是优化技术，都是基于缩减房屋建筑投入成本、强化房屋建筑性能质量、扩大房屋建筑可用空间等方面出发的。本文针对房屋建筑结构设计优化设计的重要性做了简单论述，探讨了房屋建筑结构优化设计技术的基本内容，深入分析了房屋建筑结构优化设计和经济性之间的关系，提出了一些房屋建筑结构优化技术的应用措施，以期提升相关工作。

关键词：房屋建筑；结构设计；经济性；技术优化；应用措施

房建事业的发展和经济发展是同步的，在经济发展不断进步的背景下，房建事业也取得了重大的发展成果。房屋建筑结构关系到房屋建筑的性能、质量、寿命、可用空间等多个方面的具体内容，和普通百姓的生活具有密切关联。不仅如此，在房建竞争日益激烈的背景下，相关单位也只有对结构设计进行技术优化，加强经济性考量，才能在激烈竞争的市场中占据一席之地。

一、房屋建筑结构设计优化设计的重要性

（一）提高企业的经济效益

对房屋建筑结构设计进行优化设计，最直接的好处就是可以缩减企业的相关投入，最大化企业经济利益。对于房建企业而言，其根本目标就是为了获取经济利益，并且是最大程度获取经济利益。基于这一根本目的，就应该在房建的各个环节做好成本控制，通过各种可行方法切实缩减成本，使企业经济效益最大化。对房屋建筑结构设计进行优化设计，就是提升企业经济效益的关键途径。通过优化设计，可以减少房屋建筑中不必要的部分结构、优化部分繁杂结构、提升建筑结构性能等。凭借优化设计削除这些在房屋建筑中并不发挥功能的结构，不仅可以缩减物资成本，还可以节省人力和机械使用成本，减少企业房建成本。不仅如此，优化设计还能提高房屋建筑的可用面积和美观性，加强民众对企业的认可，利用增强企业的市场竞争力，以便获取更大的经济效益。

（二）提高房屋建筑结构的实用性

在房建行业不断发展的过程中，房屋建筑的规模越来越大，楼层越来越高，各种高层建筑在大城市中已是比比皆是。高层建筑已经成为房建发展的未来趋势和重点核心，因此，房屋建筑结构设计也当逐步向高层建筑靠拢，以便积累更多经验用于指导企业发展。对房屋建筑结构设计进行优化设计，对房屋建筑而言最显著的结构就是可以提升房屋建筑的实用性。所谓房屋建筑的实用性，主要是指供水系统、供电系统、供暖系统、光纤网线、楼层采光、室内格局、周边环境等方面的基本条件能够符合普通民众的基本要求，以及符合房屋建筑的安全性要求。在以往的房屋建筑结构设计中，各种基本系统纵横交错，比较混乱，不仅对于民众生活存在不便，还可能导致安全事故。但是，通过优化设计，就可以使房屋建筑中的各种管网有序排列，不会出现管网交织的情况。通过优化设计，还可以最大程度贴合普通民众心理，使楼层采光和室内布局能够符合民众心理，得到民众认可，张显其实用性。

二、房屋建筑结构优化设计技术的内容

所谓房屋建筑结构优化设计，就是针对房屋建筑的基本设计要求，在相关设计准则的约束下，通过最小的投入实现结构设计的过程就称之为房屋建筑结构优化设计。

优化设计着重考虑了三个方面的内容：第一个方面，着重考虑了房屋建筑的设计要求。设计要求是结构设计的基本方向，只有在这一基础上展开的结构设计才是有效且符合实际的。第二个方面，着重考虑了企业经济利益。经济利益是企业从事房建项目的根本追求，不考虑经济利益的结构设计就是不符合企业发展的设计，是得不到企业认可的结构设计。第三个方面，着重考虑了房屋建筑结构设计相关规定标准。房屋建筑结构设计在许多方面都具有硬性的国家标准或是行业标准，在结构设计的过程中必须严格遵守这些基本标准，得出的设计成果才能获得认同与批准。

优化设计的具体设计内容包括了两个层面：第一个层面，对房屋建筑进行整体结构设计。整体结构设计是进行房屋建筑结构优化设计的第一步，只有先勾勒出大致的设计方案，才能从各个细小环节逐步进行优化。第二个层面，对房屋建筑分部进行结构优化设计。在整体设计方案的基础上，可以将其划分为多个细小的分部，再逐一对这些细小的分部进行优化设计。细小部分的优化设计主要涵盖了结构选型、构件布置、受力分析、受力优化等多个方面的基础内容。

房屋建筑结构优化设计的内容决定了房屋建筑整体性能的提升程度，进行优化设计的程度越高，房屋建筑性能的提升程度也就越高，反之亦然。因此，在房屋建筑的结构设计环节中，首先需要考虑结构优化设计的三个重点内容，然后再从结构优化设计的两个基本层面入手，强化房屋建筑结构优化设计的成果。

三、房屋建筑结构优化设计与经济性的经济关系处理

（一）建筑结构部分和建筑层数的经济关系处理

房屋建筑的结构部分和房屋建筑的层数具有十分紧密的经济关系，只有正确对待处理两者之间的经济关系，才能确保房屋建筑结构优化设计符合经济性的基本原则。对于房屋建筑而言，与房屋建筑层数具有密切经济关系的结构部分主要是公共性的结构部分，比如屋盖、地基等。对于屋盖而言，房屋建筑一般只有一个屋盖。所以，如果房屋建筑的层数越多，那么对应到每一个楼层的屋盖费用也就越低。在增加房屋建筑层数的情况下，就相当于在屋盖上缩减了成本。但是，对于地基而言，其会受到来自房屋建筑主体的压力，随着层数增多，地基受到的压力就会不断增大，对地基承载力和强度的要求也就越高，这就直接导致地基建设的成本出现上升。从屋盖和地基这两个代表性的结构部分来看，房屋建筑层数的多少既有正面影响，也有负面影响。因此，在进行房屋建筑结构优化设计的同时，要兼顾这两种不同的影响，对其进行综合权衡，在符合房屋建筑安全的前提下，合理设计房屋建筑层数，确保在适当的房屋建筑层数下，屋盖、地基等结构部分的总成本能够达到最小，以便实现房屋建筑经济效益最大化。

（二）建筑用地面积和建筑层数的经济关系处理

从一定程度上来说，房屋建筑用地面积和建筑层数并没有十分直接的联系，但是一些其他因素的影响下，就导致二者之间出现一定的比例关系。但从房屋建筑的实际用地来说，由于地基的面积是固定的，因此房屋建筑层数增加只会导致地基施工要求提高、成本增加，并不会导致地基面积增大，及不会扩大房屋建筑实际使用面积。所以，在这一条件下，房屋建筑层数越高，用地面积带来的成本就会越小，对企业经济发展也就越有利。但是，在房屋简述设计的过程中，用地面积往往会受到一些其他因素的影响，比如说楼层采光。由于高层建筑数量不断增加，楼层采光必将成为未来房屋建筑设计中的一个重点考虑环节。为了确保房屋建筑采光性良好，因此房屋建筑彼此之间就不能太靠近，必须保持适当的距离。而且这一距离和房屋建筑的层数存在直接关联，即房屋建筑层数越高，彼此之间的距离就应该越远，这就导致房屋建筑的附属用地面积出现了增加，扩了用地成本。在进行房屋建筑结构优化设计的时候，需要对用地面积和建筑层数之间的经济关系充分考量，协调房屋建筑层数与用地面积的经济关系，实现房屋建筑结构设计的经济性。

（三）建筑结构与建筑设备的经济关系处理

建筑设备是房建施工中不可缺少的重要环节，建筑设备的质量直接关系到房屋建筑施工质量，因此必须予以保证。根据房屋建筑的实际过程而言，房屋建筑结构越复杂，需要用到的建筑设备机械种类就越多，施工时间就越长。所以，在房屋建筑结构优化设计过程中，应该对房屋建筑结构进行最大程度优化，确保房屋建筑结构简单，能够通过常规设备在常规时间内完成施工。不仅如此，在房屋建筑的建设过程中，一些必要的基建设备是不可缺少的，而且会在房屋建筑工程以及一些外界因素影响下表现出一定弹性。供水系统和供电系统是房屋建筑过程中的两项必要设备，只有确保这类设备到位，房屋建筑施工才能顺利进行。不仅如此，在房屋建筑的施工过程中，一些建筑结构施工具有一定危险性，需要设置一定的安全措施才能展开施工。这些安全措施的使用频率不高，但是又是必须的，这就导致建筑成本上升，企业经济效益下降。因此，房屋建筑结构优化设计要最大程度简化结构的复杂程度，以便展开施工；最大程度消除需要进行危险施工的结构，减少安全设备的投入。

（四）建筑结构外观和经济关系处理

房屋建筑结构优化设计主要是在保证房屋建筑安全性的前提下进行的，但是，光保证安全性尚显不够，在全民审美情趣不断提升的背景下，还需通过结构优化设计改善房屋建筑外观效果，使其能够符合普通民众的审美情趣，加强对民众的吸引力。结构外观设计主要是指房屋建筑呈现出的整体外观效果，根据目前的实际情况而言，房屋建筑主要是以圆形或方形作为主要的外观设计标准，圆形或方形的外观结构有利于房屋建筑整体保持良好的稳定状态，并且呈现出对称美。但是，房屋建筑外观结构中部分结构过于厚重，既没有使用价值，又影响房屋建筑整体外观效果。对于这些结构就可以进行优化设计，弱化房屋建筑外观的厚重感，优化其外观效果。不仅如此，在房屋建筑用地一定的条件下，应该尽量设计为圆形外观结构。因为，圆形的房屋建筑外观结构不仅可以比方形外观结构具有更大的内部空间，还可以相应的减少建筑外部面积，从而促使房屋建筑外部墙体的成本下降，提升企业的经济效益。房屋建筑结构外观和经济效益之间的关系十分明显，在结构优化设计中，需要加强外观优化设计，力争实现经济效益最大化。

四、房屋建筑结构优化技术的应用措施

（一）选择科学的设计形式与方案

正所谓万事开头难，只要做好了开头，后边的事情就能水到渠成一气呵成。对于房屋建筑结构优化设计而言，选择设计形式和制定设计方案就是开头的难事。房屋建筑结构设计的形式和方案，对后期施工和企业经济效益具有十分密切的关联，因此需要科学合理的进行。但是对于目前的实际情况而言，部分企业在进行房屋建筑结构设计的过程中，与施工单位的交流沟通十分缺乏，导致房屋建筑结构设计脱离实际，成为了建筑师表现自身思想的一个设计结果，缺乏使用价值。因此，在房屋建筑的结构设计过程中，建筑师应当加强和施工单位的交流沟通，明确施工单位的施工能力和施工技术，结合施工单位的施工水平进行合理的结构优化设计，避免过度优化结构导致施工单位无法进行施工，进而导致工期出现拖延导致成本增加。

在选择房屋建筑结构设计形式和方案时，首先要结合房屋建筑的基本要求、房建选址实际地质条件等一系列因素，合理决定房屋建筑结构设计的形式和方案，将房屋建筑的外观结构、采光条件、屋盖地基、建筑层数等进行综合考量，将总成本降至最低。其次，要对房屋建筑结构设计的合理性和使用性进行验证，可以采集房建选址周边的各类环境参数，构建三维立体模型，再将房屋建筑设计的参数通过计算机软件生成三维模型，再和环境模型进行融合，以此验证房屋建筑结构设计的合理性以及使用性。根据验证过程中房屋建筑结构设计表现出的缺陷或不足再对建筑结构设计进行优化。

（二）坚持科学发展观的结构设计原则

科学发展观是指导我国经济发展的重要思想观念，其同样适用于房屋建筑结构优化设计之中。所以，在房屋建筑结构优化设计中，应当秉持科学发展观的基本原则，用科学发展的眼光看待房屋建筑结构设计，使其能够符合房建发展方向以及民众审美情趣的变化。想要在房屋建筑结构设计中坚持科学发展观的基本原则，首先需要提高建筑设计师自身素养，使其在具备丰富建筑设计理论和经验的基础上，对科学发展观形成深刻认识，能够在房屋建筑结构优化设计的过程中，利用科学发展的眼光看待房屋建筑结构设计，确保结构优化设计能够符合科学发展的趋势。其次，采用科学合理的手段进行房屋建筑结构设计。在科学发展的基本理念下，房屋建筑结构设计应当通过科学合理的手段进行。比如对建筑结构进行计算时，就当使用科学的方法对结构受力进行分析计算。在确定房屋建筑结构材料用量、施工工艺的时候，也当对其进行科学计算，确定材料具体用量、材料基本性能以及施工工艺流程，确保建筑结构性能能够符合设计要求。

（三）建筑结构设计中运用直觉优化技术

直觉优化设计是指在某些结构的设计过程，需要通过设计人员自身的经验进行直觉性判断，以得出实际的设计结果。在房屋建筑结构设计过程中，在满足基本设计要求的前提下，建筑结构性能参数的具体取值可以有多种不同的形式，也可以由多种不同的布置形式。对于这些不同的取值情况以及不同的结构布置形式，其都能满足房屋建筑结构的优化设计要求，这就要求设计人员根据自身工作经验，凭借直觉选取其中最合理的结构设计。

在一般情况下，房屋建筑结构设计主要是根据房屋建筑的基本功能要求进行，在基本功能要求的基础上通过合理的手段进行房屋建筑结构设计，确定房屋建筑的基本结构形式、结构布置、结构尺寸、结构性能等诸多方面的内容。对于混凝土钢筋建筑而言，其结构设计的直觉优化可以从整体结构和部件结构两个层面进行。房屋建筑整体结构的影响因素主要有外观特征、楼层高度、网柱尺寸和构建位置等。而部件结构的主要影响因素有混凝土级配、构件截面、配筋构造、构件布置等。在整体结构和部件结构的设计中，都应该加强直觉优化设计，使其在设计人员的经验直觉下更加合理科学。

（四）加强防震安全结构设计

近几年我国出现了几次严重的地震灾害，造成了重大的人员伤亡及经济损失。这就致使房建企业在房屋建筑结构设计中对房屋建筑抗震性能的考量更加重视，在一些高层建筑中，抗震性能已经成为房屋建筑结构设计所不可缺少的一个安全考量因素。加强房建筑抗震安全结构设计，首先需要设计合理的单元结构连接方式，通常应该在牢固连接和有效分离的基本思想下展开单元结构连接设计；要对抗侧力构件进行合理布置，使其在遭遇地震波时能够弱化扭转效应，最大程度保持抗侧力构件的原始形态，进而使房屋建筑邭可靠的抗震性能；房屋建筑结构的承载力需要按照房屋建筑高度进行均匀布置和连续布置，避免载荷分布不均导致建筑结构出现软弱现象。

其次，如果房屋建筑存在多层砖砌体，应该根据房屋建筑整体受力分布选择横墙承重，或是纵横墙承重，这样才能科学地对房屋建筑进行承重。纵横承重墙需要均匀对称，竖向连接到位，平面对正整齐。抗震墙和抗侧力结构应该双向布置，使其可以对地震产生的冲击力分别进行承担。房屋建筑每一个区域内，抗震结构形式要统一，布置形式符合规则，严格控制抗震墙刚度。如果房屋建筑结构较为复杂，可以增设防震缝强化房屋建筑抗震性能。

结束语

房屋建筑结构设计是一项十分重要的工作，需要充分考虑结构设计和经济效益之间的深层次关系，在此基础上对房屋建筑进行结构优化设计。房屋建筑结构优化设计需要正确选择设计形式和方案，在科学发展观的原则下，运用直觉优化技术，加强抗震性能安全结构设计，确保房屋建筑结构优化设计可以实现企业最大经济效益。

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作者简介：游家德（1977.11-），男，汉，四川内江，工程师（房屋建筑），专科，四川环宇建筑设计有限公司，研究方向：房屋建筑结构设计的经济型与优化技术之我见。

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