摘要：房屋結構的優化設計是通過全面規劃項目內容和描述設計意圖，將科學的施工技術轉化成生產力，從而創設結構設計與項目經濟效益的契合點。為了實現建筑結構優化設計技術與經濟效益的統一同步，筆者將從經濟效益的角度對房屋結構優化設計的必要性進行分析探討，并提出具體的結構設計方案，旨在通過優化結構設計內容，降低工程的施工造價，提高項目的經濟效益。
關鍵詞：房屋結構 設計優化 結構優化
Abstract: the optimization design of the building structure is through comprehensive planning the project content and describe design intention, the science construction technology into productivity, thus creating structure design and project economic benefits to all sides. In order to realize the building structure optimization design technology and economic efficiency unification synchronization, the author from the point of view of the economic benefits of the necessity of building structure optimization design is discussed, and put forward a concrete structure design scheme, aims to improve structure design content, reduce the construction cost and improve the economic benefit of project.
Keywords: housing structure design optimization structure optimization
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
1.房屋結構進行優化設計的必要性分析
房屋結構的優化設計，可以有效控制工程造價，減少項目經濟成本付出，而優化設計的必要性分析，需從兩方面進行探討，一是目前房屋結構設計對成本造價控制的負面影響，二是通過優化設計可以有效控制工程造價。
1.1目前房屋結構設計對工程造價的影響
房屋項目決策、設計和實施三個階段是成本控制的主要階段，而設計階段是工程造價控制的核心階段，其設計的合理性、科學性是影響工程造價的主導因素。而目前，房屋的結構設計方案仍然無法與造價管理匹配，甚至出現背道而馳的現象。究其原因，一方面是房屋項目的開發者片面理解成本控制的概念，認為在預結算階段只需拿出科學的方案，就能夠實現成本有效控制，這種成本控制理念缺乏動態的管理，因此在結構設計階段沒能融入有效的造價控制措施，致使結構設計方案成本要求高于開發的預算范圍。另一方面是對結構設計方案的可行性缺乏有效考核評估，僅對效果、戶型和施工等進行簡單預算，而結構設計對總造價成本起到了決定性作用，片面經濟技術功能只會增加項目的經濟成本負擔。
1.2房屋結構優化設計對造價控制的作用
房屋結構設計對工程造價的影響并非一次性的，而其設計的合理性，將貫穿整個工程的始末，設計除了要實現房屋的功能使用需求，還要通過成本節約和建成后的銷售帶來合理的經濟效益，因此，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面的結構設計，由于容積率是項目建筑面積和占地面積的比值，而占地面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，建筑面積將越大，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。另外房屋的層數增加，墻體、地基等施工成本也會隨之增加，因此如果沒有動態考慮成本影響而盲目制定房屋結構設計方案，將會使得房屋建筑陷入成本盲目的狀態。
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，并最大限度節約造價成本支出，使得房屋建筑達到經濟、適用、安全等綜合要求。
2.房屋結構進行優化設計的措施
房屋結構的優化設計方法旨在降低工程造價成本費用，并為房屋的建成后的經濟效益提供基礎條件，根據實踐的設計經驗，筆者提出以下的優化措施：
2.1選擇節能指標較高的結構類型
房屋結構形式的選擇，意味著選擇不同工程造價的建設模式，常見的結構設計模式有如下三種：①剪力墻結構，這種結構形式常見于高層建筑，以混凝土結構技術規程為依托，這種結構形式相對于短肢剪力墻的抗震級別要高，比起短肢剪力墻，構造鋼筋使用數量不多。②框架結構，具有大開間、布局靈活性強和造價成本低的優點，但這種結構抗震能力弱,柱截面較大，形成的柱角凸出部位會妨礙家具的布置。③框架一剪力墻結構，即在框架結構中合理進行一定數量剪力墻的布置，這種結構合理，適用能力強，而且能夠應對各種不同的變形壓力，是一種抗側力較好的結構。以上的三種結構模式各具優缺點，但我們在選擇結構模式的時候，不能片面認為造價最低的方案就是最科學合理的方案，而是我們要結合房屋業主的功能需求，以及建設單位的投資水平和施工能力等方面的因素進行結構類型的綜合分析，將投資與收益進行平衡優化，根據工程條件的客觀實際情況選擇最為合適的結構模式。
2.2結構設計信息優化技術
由于房屋建筑結構受到設計變量等條件的約束，難以用單一的方法進行結構優化。筆者認為，鑒于房屋結構設計的復雜性，應該開發一種較為實用方便的參數定義優化軟件，減少設計者在結構優化方面的精力和時間。筆者較為推崇的是TBCAD系統，這種系統是針對結構方案設計、建模、分析、評估等為一體的成本控制軟件系統，這種系統可以進行結構方案的指導設計，使得方案的人力、物力和財力資源等趨于最優狀態。系統的信息分為兩個時間段進行優化，第一個時間段是通過對材料的分配調整，使用最少的混凝土用量滿足側向剛度的要求，系統在這個時間段的目標函數是混凝土的使用量，而結構構件的斷面大小則是設計的變量。第二個時間段是對構件強度的優化，通過對構件結構的斷面大小以及鋼用量的調整，使得構件的強度要求實現只需較少的結構造價。
2.3各種功能結構的優化設計內容
首先是結構抗震的經濟化設計，主要針對高層的房屋建筑，高層建筑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制的重點內容。尤其是在建筑物層高增加之后，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、結構的體系以及剛度的分布等，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。
其次是結構的節能設計，主要以綠色建筑設計的理念為切入口，通過構造設計學的方法進行設計優化：一是體型和布局的優化設計，朝向方面筆者建議盡量朝南，這樣就能充分利用夏季的自然通風和冬季的日照;住宅體型設計時要盡量減少不必要的墻體外表面積，以減少熱能的流失;總結構設計要合理對熱源形式進行選擇，譬如優化室內外的供熱管網等，將熱傳輸的損失控制在最低狀態。二是平面結構的節能設計，筆者建議規整平面形態，增加陽光直射，而廚房、廁所、過廳等盡量布置于北面方位，并且減少北面方位的窗戶數量。三是圍護結構的優化設計，門窗的節能設計要確定合理的窗墻比，筆者建議盡量減少迎風和背風開窗面積的比例，為減少冬天寒風的滲入，窗戶的開洞面積要有一定的比例;屋面的保溫節能設計要選擇好合適的保溫材料，并綜合風、雨水、日照等氣候因素，對屋面的結構進行設計，譬如屋頂的架空，或者將循環水管布置于樓板吊頂;地面結構的保溫節能設計，在地面加墊層和保溫層后再做面層，采用地面輻射采暖系統，滿足房屋的供熱需求;墻面的保溫節能設計，合理確定保溫的厚度，并結合總結構方案，同時做好保溫、防潮和隔熱的措施。
3.結束語
由上可見，房屋建筑的結構力求實用性和經濟性的統一結合，設計師應該在滿足建筑功能實現的前提下，對結構進行經濟性的優化，筆者建議結構設計者通過選擇節能指標較高的結構類型、采用結構設計信息優化技術的采用和對各種功能結構的優化設計，使得房屋不僅有質量保證和安全可靠，而且功能齊全和經濟合理。
參考文獻
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