結構設計技術在房屋設計中的應用

倪金峰

摘要：在眾多的建筑工程中，成本造價都是必須要重視的一個問題，而在整個造價中，建筑結構的設計占據著較大的部分花費，而如果通過結構設計的優化技術，就能夠將這一問題解決，減少造價的壓力。因此，在建筑工程中，建設的設計單位在進行結構設計的時候，在滿足建筑需求的前提下，通過結構優化技術對建筑結構進行優化，對整個建筑工程非常有利。

關鍵詞：結構設計； 建筑結構； 優化技術

前 言

在建筑工程中，建筑結構的造價占據著最大的比例，而對結構設計進行的優化技術則能夠為整個建筑工程提供一定的經濟效益。廣大的建筑設計部門和單位，通過對建筑結構的優化設計，多采用現代化的科學技術手段，在保證建筑質量的前提下，實現降低建筑工程成本的目的，能夠節約造價，并提升建筑的經濟效益。

一、建筑結構設計優化方法的應用及實踐價值

1.結構設計優化方法的應用結構設計的優化主要在兩個方面進行應用，一方面是在建筑工程的結構總體上的優化設計，另一方面就是在房屋的工程分部結構的優化設計。這兩個方面中，建筑工程結構的總體設計包括了基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對于這些方面的設計我們需要在結構分析、受力分析、造價分析上進行研究，并在滿足整個設計規范以及建筑實用需求的前提下，對整個建筑的實際情況進行優化，以降低建筑成本，提升經濟效益為目標，進行結構上的優化。

2.結構設計優化方法的實踐價值本人認為，在保證建筑使用功能不受影響的條件下，優化建筑結構的投資，對建筑工程的遠期效益是有巨大的好處的。與傳統的建筑結構設計相比較，設計優化技術能夠將建筑的造價降低5到30個百分點，這對一個建筑工程來說是一項巨大的資金。

二、民用建筑結構設計與經濟性的關系

1.結構設計與用地的關系在多層或者高層住宅建筑中，各層建筑面積的總數就是整個工程的建筑總面積，因此，建設的樓房層數越多，單位面積上分攤的房屋面積就少。但是，同時建筑的層數增加對建筑房屋之間的樓間距是有影響的，并不是層數越多，產生的經濟效益就越大。

2.結構設計與造價的關系建筑的層數和單位建筑的面積造價是有直接的關系的，但是在影響的程度上是各有不同的。例如在樓頂的部分，因為不管建造多少層的樓，都是只有一個樓頂，因此，樓頂的建筑造價并不是因為層數的增加而增加造價，而是隨著層數的增加樓頂單位面積的造價是下降的。但是在基礎的部分，各層是共用的，樓層越高，對于基礎部分的承載要求也越高，這就需要增加造價，以達到整體建筑的承載要求。另外，在承重部分，和基礎部分一樣，隨著樓層數的增加，對于承重的要求也提升，造價也會增加。

3.高層住宅結構設計與經濟性的關系住宅樓的樓層數和住宅樓的造價也是有直接的關系的，樓層數越多，整個工程的墻面面積以及支撐結構的要求也越高，這就會增加基礎和承載結構的造價，同樣建筑內部的水電結構管線也會增加，這些都是提升造價的地方。降低住宅樓的層數，不僅能夠減少建筑的成本，以及建筑附屬設施的成本，還可以節約土地，因為樓層低，日照好，樓間距會適當的縮小，單位土地面積上的利用率也會增加。

建筑的平面形狀對于建筑的成本也有一定的影響。在建筑面積相同的情況下，建筑的平面形狀在接近方形或者圓形的情況下，整個建筑的造價會降低。但是在設計的時候，需要考慮到建筑的使用方便，因此通常我們的單體建筑平面形狀都是設計成矩形，不僅降低了成本，還適合人體的視覺感官以及滿足了使用要求。

三、結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用

1.直覺優化（概念設計優化）技術與建筑結構設計對于同一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的：建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。

2.概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或將破壞程度降至最低。因此，分析如何應對建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞；多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。

四、結束語

建筑結構設計方面，應當在保證質量的前提下，敢于創新，敢于將自己的意圖在設計圖紙上表現出來，并最終得以實現。建筑結構的設計過程是建筑設計師表現自己才能，展示自己設計意圖的時候，必須要重視這一項工作。在平面的設計上，要必須注意不規則的不對稱的設計，要縮小質量中心以及剛度中心的差異。在豎向的承重結構上，要保證承載力的結構穩定。在豎向設計中，要保證整體結構的漸變，避免結構突變，因為結構的突變很可能會造成整個結構上的應力集中，對于建筑的穩定性具有巨大的影響。

在整個建筑工程中，設計是靈魂，質量是中心。要想建設出一個優質的建筑工程，就必須要擁有一個優質的設計方案。優秀的工程師在進行建筑設計的時候，首先，會先構建一個整個工程的優化過程，通過這個過程，運用一些計算的方法，對建筑工程的結構進行一些構思，并在多種構思中互相比較，同時，結合建筑的使用要求等，設計合理的建筑內部空間以及外部形象，在滿足業主需求的前提下，與建筑方面一起探討整個建筑的總體結構設計以及可行性。最終，形成一個最為優化的設計方案，得到一個質量達標，經濟可靠的優質設計方案。

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