結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用
建築工程
作者：吳德海
[摘 要]結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方麵。本文從結構設計優化技術的特點開始，分析了結構設計優化技術在房屋結構設計中應用的優勢和應用要點，有一定參考價值。
[關鍵詞]結構設計 建築結構 優化技術 應用
中圖分類號：TU324 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0076-01
引言：在建築結構設計的過程中，在基本滿足建築師設計意圖的基礎上，平麵布置應盡量規則，對稱，盡量縮小質量中心和剛度中心的差異；使建築物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。利用結構設計優化的技術方法可以滿足建築產品的品質要求不斷提高的目的，實現了人們對於居住條件及生活環境的要求不斷提高的需求，同時，這也實現了建築商不斷尋求新的手段來滿足顧客的需求，達到降低建築工程造價成本的目標。
1、 房屋結構優化設計技術的現實意義
建築結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用 ，可以達到“物美價廉”的效果，不但實現了房屋的美觀、實用，而且在節省造價方麵也有突出的效果。與傳統房屋結構設計相比 ，采用設計優化方法則可以使建築工程造價降低 6%～35%。優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料的性能，使建築結構內部各單元得到最好的協調，並具有建築規範所規定的安全度。同時它還可為建築整體性方案設計進行合理的決策，優化技術是實現建築設計的“適用、經濟和安全”目標的有效途徑。 建築的層高增加，由於牆體麵積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，有利用抗震，同時建築的總高度減小，兩建築之間的日照距離就會減小，間接的節約了用地。建築麵積相同，建築使用不同的平麵形狀時，它的外牆周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近於方形時，外牆周長係數就越小，基礎、外牆砌體、內外表麵裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建築的經濟性能。房屋結構的優化設計不僅是對房屋質量安全的保障，還是項目效益的關鍵點。譬如房屋的容積率方麵的結構設計，由於容積率是項目建築麵積和占地麵積的比值，而占地麵積通常是固定不變的，因此層高和棟距成為容積率的決定因素，通過增加層高和縮小棟距，建築麵積將越大，所帶來的經濟效益可能就越大，但容積率的提高必須掌握在一定的程度內，否則將帶來居住舒適程度下降的弊端，也會增大對地基承載力的要求，影響房屋的安全使用。由此可見，房屋的結構設計必須進行優化，在技術可行性前提下通過設計內容優化，協調好各部份的功能實現，並最大限度節約造價成本支出，使得房屋建築達到經濟、適用、安全等綜合要求。
2、 結構設計優化技術在建築結構設計中的應用
2.1直覺優化（概念設計優化）技術與建築結構設計對於同一建築方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建築物，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：建築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。
2.2各種功能結構的優化設計內容：結構抗震的經濟化設計，主要針對高層的房屋建築，高層建築的水平荷載結構造價占所有結構的絕大部分造價，在抗震結構設計中，抗側力結構是造價控製的重點內容。尤其是在建築物層高增加之後，抗側力結構的造價也會隨之增加。因此，抗側力的結構必須進行合理選用，以便形成造價優勢。上文已經對常見結構形式進行了一定闡述，雖然每種結構形式都具備一定的抗震性能，但所達成的經濟效果確是各不相同的，因此設計人員對房屋結構的設計要充分了解各種結構模式的抗震性能和經濟指標，把握好房屋的體型、結構的體係以及剛度的分布等，針對抗震的薄弱環節通過抗震構造措施進行改善，將抗震結構設計的成本降到最低。