房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)優(yōu)化的運(yùn)用分析

鄭若飛

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)可使用的土地面積迅速減少，土地價(jià)格隨之越來(lái)越高，建筑用鋼材、水泥、人工等價(jià)格不斷上漲，建筑房屋所耗費(fèi)的成本穩(wěn)步攀升，相應(yīng)的，建設(shè)方對(duì)于結(jié)構(gòu)成本的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。基于此背景，結(jié)合當(dāng)今節(jié)能、環(huán)保的綠色主題，對(duì)現(xiàn)今建筑市場(chǎng)中房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容，分別從意義、技術(shù)問(wèn)題、應(yīng)用等幾方面作了淺要分析，以期對(duì)建筑領(lǐng)域的發(fā)展在理論層面提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：運(yùn)用分析；設(shè)計(jì)優(yōu)化；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU318.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）02-0052-02

在房屋建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的一項(xiàng)工作，因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平直接影響著建筑物的安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性。建筑的結(jié)構(gòu)成本在整個(gè)工程項(xiàng)目中非常重要，而一項(xiàng)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以確保房屋居住、使用的安全性，還可以適當(dāng)減少建設(shè)成本，進(jìn)而能夠使經(jīng)濟(jì)效益最大化。

房屋建造最初始的工作就是成本的計(jì)算，結(jié)構(gòu)成本在整個(gè)建筑成本中占據(jù)很高比例。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)進(jìn)行改造、優(yōu)化，才能有效減少建筑物的結(jié)構(gòu)成本。想要使建筑的全部資源達(dá)到最優(yōu)化的利用和配置，降低建筑工程成本的預(yù)算便是其中的重要一環(huán)，這還需要業(yè)界工作者不斷改進(jìn)和研究?jī)?yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容及意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以有效地降低總造價(jià)，提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，與高層住宅相比，總建筑面積更大、層數(shù)更多的多層住宅建筑所需占用的土地面積就少了很多，這樣便節(jié)約了土地面積，減少了建筑成本，比如，確定合理的構(gòu)件尺寸、結(jié)構(gòu)形勢(shì)和布置等。其中，優(yōu)化設(shè)計(jì)房屋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，一般都是從具體構(gòu)件與整體布局兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行考慮和分析的。然而，建筑層數(shù)一旦增多，建筑的總體高度也會(huì)更高，那么樓與樓的間距也要相應(yīng)加大，所占用的土地和層數(shù)增加的土地節(jié)約量的比例就不相同了，對(duì)于想要節(jié)約成本的建筑方來(lái)說(shuō)，這顯然是沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益的。

利用適宜的設(shè)計(jì)理念和方法來(lái)進(jìn)行房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是用來(lái)滿足現(xiàn)代房屋建筑設(shè)計(jì)需求的一種主要手段，而整體布局的幾點(diǎn)關(guān)鍵因素是建筑物的層高、柱網(wǎng)尺寸、抗側(cè)力、體型和構(gòu)件位置等，而具體的構(gòu)件主要是布局、強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋及混凝土的配筋構(gòu)造等。如果建筑的層數(shù)增加，那么基礎(chǔ)的荷載將會(huì)大大增加，同時(shí)基礎(chǔ)本身也需要增大，這樣便會(huì)降低單位面積的造價(jià)。

相比于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法來(lái)進(jìn)行建筑工程造價(jià)，一般都會(huì)降低6%～34%. 合理使用材料性能來(lái)對(duì)優(yōu)化方法進(jìn)行技術(shù)性的實(shí)現(xiàn)，在體現(xiàn)實(shí)用性的同時(shí)，還能讓建筑更加美觀，造價(jià)方面也可以節(jié)約不少，這就是建筑工程設(shè)計(jì)對(duì)安全、適用、美觀、經(jīng)濟(jì)以及便于施工的一般性要求，在符合現(xiàn)今市場(chǎng)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展需求的同時(shí)，也滿足建筑商對(duì)建筑結(jié)構(gòu)有效效益的需求。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的問(wèn)題

勘察設(shè)計(jì)不僅是質(zhì)量的龍頭，更是一個(gè)工程的靈魂，要用優(yōu)秀的設(shè)計(jì)來(lái)創(chuàng)建質(zhì)量精湛的工程。有很多建筑，不僅它的構(gòu)件截面適合常規(guī)尺寸，布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也非常合理，但是目前來(lái)講，使用計(jì)算機(jī)軟件分析工作在設(shè)計(jì)工作中還是比較薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。想要利用增大構(gòu)件截面的方法來(lái)改善不僅收不到顯著的效果，反而會(huì)加大耗材的成本。優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，即每一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的開始，通常會(huì)根據(jù)專業(yè)設(shè)計(jì)的理論和經(jīng)驗(yàn)，先行設(shè)計(jì)一個(gè)最初始的“優(yōu)化”過(guò)程。運(yùn)用這種模糊的概念設(shè)計(jì)法，可有效、迅速地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行選擇、比較和構(gòu)思，并且能夠幫助建筑工程師們開拓思想。了解建筑物所需要的空間形式及其形象功能、構(gòu)造和使用，與建筑工程師們一起討論和確定建筑的總體結(jié)構(gòu)，并明確分體結(jié)構(gòu)體系和總體結(jié)構(gòu)體系的最優(yōu)受力方案。所得方案往往定性正確、概念清晰，這樣就能省去后期設(shè)計(jì)階段的煩瑣運(yùn)算，有著良好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

3 房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

作為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)人員，非常重要的一點(diǎn)就是在一種特定的空間內(nèi)利用概念設(shè)計(jì)來(lái)展示自己的設(shè)計(jì)思想，用它來(lái)確定方案，建設(shè)、處理成員和結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以便更好地完成概念設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)概念。設(shè)計(jì)師的建筑設(shè)計(jì)必須建立在豐富的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這樣才會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在同樣的設(shè)計(jì)方案之中，即便是某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的建筑，在結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)上也存在許多不同。對(duì)于它的設(shè)計(jì)理念，也有著許多不同的分析方式，需要有相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)的工作人員來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理和判斷，不能通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，且這些處理和判斷都需要在遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的一般規(guī)律前提下，根據(jù)自身豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，得出最終結(jié)果。

3.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師的參與

在實(shí)踐中應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，是目前來(lái)說(shuō)應(yīng)用比較廣泛的一個(gè)課題，旨在降低工程造價(jià)的同時(shí)還可以改變其適用性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方面，項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)、整體設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、房屋改造和各段的設(shè)計(jì)等方面發(fā)揮了巨大的效益。因此，要按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法和模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)去實(shí)踐，但應(yīng)預(yù)先確定建設(shè)上的總投資能直接影響總體的計(jì)劃。而目前存在很多程序的早期設(shè)計(jì)者們?cè)诮ㄖA段不參與的問(wèn)題，主要是建筑師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有考慮到結(jié)構(gòu)的合理性與其可行性，而建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卻有著直接的影響，某些程序可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，使得總投資提高。如果在程序的開始可以參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，那么就可以針對(duì)不同的建筑類型，選擇合理的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取獲得一個(gè)良好的開端。

3.3 各單位積極配合協(xié)調(diào)

設(shè)計(jì)好的房屋建筑結(jié)構(gòu)要付諸實(shí)行時(shí)，與建設(shè)單位、監(jiān)理、內(nèi)裝飾單位、土建總包，還有機(jī)電安裝等施工單位和管理單位之間要協(xié)調(diào)好，共同討論措施與方案，保證施工的順利進(jìn)行。

這就要做到既接受單位領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)一安排，又履行好自身所處領(lǐng)域的職責(zé)。建筑師參與到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師參與到具體施工當(dāng)中去，互相交流，研究出更科學(xué)、更有效益的具體優(yōu)化方案，然后再去具體實(shí)施。

3.4 優(yōu)化概念設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)

概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用是在沒(méi)有具體數(shù)據(jù)的情況下，就因?yàn)樗牟痪唧w、不確定，導(dǎo)致計(jì)算總是與現(xiàn)實(shí)存在一定差異。所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要用到概念設(shè)計(jì)的方式。這需要設(shè)計(jì)人員對(duì)運(yùn)用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化有著靈活的思維，以求達(dá)到最佳效果。而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還要注意對(duì)于細(xì)致部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如，住宅建筑最常用到的細(xì)部造型工具飄窗、窗的開啟面積、開啟的方式、扇窗的風(fēng)格，都會(huì)影響到建筑立面的感觀。在選擇飄窗的時(shí)候，應(yīng)該看立面的造型考慮是否有空調(diào)的實(shí)際使用，選擇合適的窗扇造型和擱板，以達(dá)到既美觀又安全的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

如今，建筑行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越迅速，競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。人們對(duì)住房質(zhì)量的要求不斷提高。在這種情況下便有了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，也是建筑商降低成本與競(jìng)爭(zhēng)的有力武器。在工程項(xiàng)目中，占據(jù)很高比例的就是工程造價(jià)，因?yàn)樗軌虍a(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。因此，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的房屋結(jié)構(gòu)可以有效控制整個(gè)工程的造價(jià)成本。

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〔編輯：曹月〕

Analytic House Design Optimization of Structural Design

Zheng Ruofei

Abstract： With the rapid development of social economy， urban land area that can be used to reduce rapidly， along with increasingly high land prices， construction steel， cement， labor and other prices rising， the cost of housing construction costs rose steadily， the corresponding ， the cost of the structure-building requirements have become more stringent. Based on this background， combined with todays energy-saving， environmentally friendly green theme， todays construction market for housing construction in the structural design optimization of content， were made to analyze the meaning of light， technical issues， and other aspects of the application， to the development of the construction sector in provide a reference theoretical level.

Key words： application analysis； design optimization； house design