房屋建筑工程结构设计研究

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1结构设计优化的体现

1.1结构设计与工程造价

在房屋建筑的建设过程中，建筑的层数与建筑面积对于工程造价有着直接影响，但影响程度会受到结构差异而产生数值的变化。例如在屋盖的设计当中，屋盖不会因为层数的变化而发生投资改变，但基础部分的单位面积却会因为层数的增加而发生转变。所以，某些分部结构的建筑造价会有明显提升。另一方面，在当前的房屋建设工程当中，层数越多，单元建筑面积所分摊的占地面积也会随之下降，而层高与造价之间成正比例关系。考虑到房屋后期使用的功能与便捷程度，将单体建筑的平面形状设为矩形也是常见手段。

1.2结构设计与投资成本

建筑结构设计的目的是为了保障工程项目的合理性。按照相关研究数据的说明，建设工程成本的主要消耗受到工程设计质量的影响，例如建筑维修、工程变更等都是产生费用的主要原因。如果建筑设计考虑不到位，对于建筑结构的设计存在功能判断失误时，一旦出现工程质量事故，必然导致成本控制失衡，安全隐患的出现必将带来工程损失。

2结构优化技术措施的重点

2.1地区差异

地区差异来源于结构优化设计中的影响因素，包括抗震等级、风压和地区规范等。由于高层建筑的抗震设防要求较高，尤其是某些地理位置特殊的区域，工程成本的控制工作也比一般地区的难度要更大，对于抗震措施的要求也更加明确[1]。而某些风压较大的地区，风荷载对于高层建筑的影响同样显著。

2.2建筑类型分析

建筑类型分析可以从两个方面展开，即建筑层数、建筑体型。建筑层数与层高的设计是为了保障建筑的品质与功能，所以在层高方面的技术优化需要考虑到不同的因素。特别是地下室的设计，应综合考虑基坑开挖的土石方工程量、抗浮设计成本与暖通设计等。以地下车库为例，风道下无喷淋，底层层高可以设计为3.5m。

3结构优化技术的具体应用

3.1结构方案设计阶段

在方案设计开始前，需要重点了解工程项目的使用性质与设计标准，并判断其建筑结构方案是否在规范要求之内。这一阶段的结构优化工作是基于对设计概念的掌握，选择技术更加合理的结构方案。在设计初期，结构专业应该有相应的说明，对结构体系选择的合理性与经济性展开分析。例如对结构材料的确定、抗震设计的相关要求、构件间传力关系的分析等，满足合理性与可行性的要求。例如某高层建筑，高层住宅区域选择的是剪力墙结构，且底层配套沿街商铺，设有地下停车场，在地下室建筑规模较大的前提下，需要对建筑方案与设备进行设计优化。具体分析，需要对设计方案进行研究，先进行项目区域的勘查工作。一般情况下，钢筋混凝土结构中会设置地下室防水板，并根据实际的要求来确定地下室结构底板高度，保障其正常使用，因此，可以将地下室设置为无底板设计，取消传统结构中的钢筋混凝土底板，让地表水不会在底板高度以上的范围进行聚集。为了保障结构优化技术的可行性，需要采用分析软件进行定量分析。另一方面，地下室顶板排水管在布置过程中应该与地下室顶板屋顶保持统一方向与同一角度，减少覆土厚度，减少建筑找坡成本。在实际设计中，也应考虑到十字梁系、斜交梁系、无梁楼盖等多种情况。结构方案设计阶段的优化技术应用思路主要体现在对结构的概念设计上，包括对地下室顶板、底板和基础的设置，这样一来能够保障建筑的基础型式稳定，降低基础造价。

3.2结构初设阶段

结构初设阶段是在结构布置的工作结束后，如截面合理性与经济性满足要求进行的相关工作，在概念设计的基础上进行计算与分析。具体来看，应该按照建筑结构的要求来对基础选型、地基形式、结构特殊处理等工程进行相关要求。而这一阶段的结构优化实际上是对结构设置的优化，确定混凝土强度等级，在符合受力状态的前提下进行模拟计算。例如对于建筑物的地下室设计，需要结合长期区域周边的自然环境、基坑深度和地下水情况来设置合理的基坑开挖模式与隔水措施。该阶段的技术使用模式需要结合多项学科的要求，进行专业配合，确定结构初设的具体形式。

3.3施工图设计阶段

施工图的设计阶段需要根据设计文件的要求来进行，并且需要具备合格的岩土勘探报告，文件内容也应该按照深度规定的资料要求进行调整。由于计算前的数据可能会进行调整，所以在细节方面的结构设计优化需要重点关注。例如整体建模方面就需要在符合结构边界条件的基础上来正确确定结构传力关系，然后确定结构的合理性，按照计算分析的结果来实现对平面和竖向面的规则性控制。在结构构造方面，也应考虑到钢筋的最大、最小直径与间距、配筋率、配箍率、不合理区域的局部结构调整等。例如某商业中心地块呈长方形，其中有两栋150m左右的高楼与五层大底盘裙房，地下室在顶板和负一层之间有局部夹层存在，均为A级高度现浇钢筋混凝土结构。由于裙房的整体结构较长，正负零以上将裙楼分隔成为了不同的单元，具备抗震性能。从工程结构优化技术应用来看，由于裙房结构自重荷载小于水浮力荷载，所以抗拔桩应该进行合理设置，并考虑到底板受力情况。综合比较过后，裙房与地下室考虑采用泥浆护壁机械先对灌注桩进行钻孔，然后以周围环境为参考，合理设计桩长，并进行地下室抗浮设计。

4结语

结构优化技术在房屋建筑工程中将发挥重要的作用，而相关技术人员也应该重视概念设计理念与价值工程方案，对建筑结构进行合理的优化布置。在满足建筑功能的前提下，应结合现代化的技术手段来进行合理规划，降低工程造价，获取经济效益，实现建筑的安全性与经济性保障的最终目标。在未来的相关工作中，还应该总结建设性的结构优化经验，促进优化技术的合理利用，在技术关键点进行操作性的合理分析，保障工程项目的经济投入回报。

参考文献

[1]曲浩.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2013（8）：167-167.

作者:朱占期 单位:长沙市建筑设计院有限责任公司