淺談房屋設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的實際應(yīng)用

顧斌

摘 要：如今的建筑市場中，建設(shè)單位要求以最低的建筑成本完成對建筑結(jié)構(gòu)的各項要求，因此，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計日益普及，并越來越受重視。本文對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的相關(guān)概念進行了介紹，闡述了房屋設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：設(shè)計優(yōu)化 實際應(yīng)用 節(jié)能環(huán)保

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

房屋建筑是一項投資巨大的工程，各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計也需要涉及多方面內(nèi)容，必須考慮各方面的因素。房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化可以大致分為整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩種，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要包括以下內(nèi)容：（1）對房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，包括建筑方案的布局及結(jié)構(gòu)形式的選擇；（2）對房屋建筑的圍護結(jié)構(gòu)、計算參數(shù)等進行優(yōu)化；（3）根據(jù)房屋建筑的具體特性，結(jié)合整個建造過程，對其資金損耗進行控制，提高資金的使用效率。

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，房屋建筑的“商品”屬性愈加明顯，投資方總希望實現(xiàn)利潤的最大化。因此，設(shè)計人員不應(yīng)“閉門造車”，而應(yīng)掌握整個建設(shè)過程，充分利用有限的資源，提高建筑材料和器械的使用效率。根據(jù)以往的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過房屋建筑設(shè)計優(yōu)化之后，工程損耗可以降低5%～30%左右。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化具有非常顯著的社會與經(jīng)濟效益，只有采取積極主動的優(yōu)化態(tài)度，才能讓房屋建筑更加的經(jīng)濟、實用。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化詳述

2.1 優(yōu)化概念設(shè)計的含義

不同的房屋建筑選擇不同的優(yōu)化方式會帶來截然不同的效果，因此，優(yōu)化設(shè)計人員的經(jīng)驗和思想影響著建筑的優(yōu)化效果，也讓優(yōu)化概念成為了優(yōu)化設(shè)計的基石。優(yōu)化概念在建筑優(yōu)化設(shè)計方面占據(jù)著非常重要的位置，正確概念的提出需要設(shè)計人員具有非常豐富的實踐經(jīng)驗、具備全面理解建設(shè)項目的能力，協(xié)調(diào)建筑，結(jié)構(gòu)，水，電等專業(yè)的能力，以便提出更具針對性和可操作性的優(yōu)化設(shè)計方案。

2.2 優(yōu)化概念設(shè)計的應(yīng)用

優(yōu)化概念設(shè)計在大方向上把握整個結(jié)構(gòu)優(yōu)化的脈絡(luò)，突破各專業(yè)的壁壘，只有整體上把握整個優(yōu)化過程，才能真正實現(xiàn)優(yōu)化的目的。近年來國內(nèi)發(fā)生的各種地質(zhì)災(zāi)害讓房屋的抗震性能受到了社會各界的廣泛關(guān)注。所以，抗震概念是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作中必不可少的一項內(nèi)容。由于地震災(zāi)害發(fā)生的復(fù)雜性和強度等級的不確定性，使得抗震計算設(shè)計很難準確的進行。而概念設(shè)計綜合考慮影響抗震性能的各種因素和經(jīng)濟因素，從整體上確保建筑的安全性和經(jīng)濟性。國內(nèi)不同地區(qū)對于房屋的抗震設(shè)防要求不盡相同，在實際工作中，設(shè)計人員應(yīng)在滿足有關(guān)標準與規(guī)范要求的前提下，通過概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合房屋建筑的實際情況，盡可能減少項目資金投入，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的雙豐收。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作中，概念設(shè)計扮演著領(lǐng)導(dǎo)者的角色，是工程安全的基石。

3 房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方針

3.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇

建筑物的結(jié)構(gòu)形式從根本上決定了建筑物的造價，因此，結(jié)構(gòu)形式的選擇對工程造價的控制至關(guān)重要。普通房屋建筑的結(jié)構(gòu)類型大致可以劃分為以下幾種：（1）剪力墻結(jié)構(gòu)，以混凝土墻板為基礎(chǔ)，這種結(jié)構(gòu)形式具有非常顯著的特點，自身抗震能力優(yōu)良，整體性好，能和分隔墻體統(tǒng)一設(shè)計，避免梁，柱的外露，滿足建筑功能和感官要求，而且鋼筋等材料使用數(shù)量較低，在高層建筑當中被廣泛應(yīng)用。（2）框架結(jié)構(gòu)，以其布局的靈活性以及造價的低廉性等方面的巨大優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，但其柱，梁結(jié)構(gòu)自身的截面大，抗震能力相對比較弱，且無法避免梁，柱的外露，因此在高層建筑和住宅建筑中的使用受到很大限制；（3）混合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式充分吸收了兩者的優(yōu)勢，并且適當?shù)囊?guī)避了兩者的缺陷，將上述兩者有機結(jié)合，揚長避短。因此，這種形式在工程建設(shè)當中被廣泛使用，其兼具優(yōu)良的抗震性能和對建筑功能的適應(yīng)性能。

以上三種結(jié)構(gòu)形式，各自存在一些不足和缺陷，但是各自的優(yōu)點也很突出，因此，在房屋建筑工程實施之前，設(shè)計人員應(yīng)該重視房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，進行細致的建筑設(shè)計方案規(guī)劃，應(yīng)用新技術(shù)和新理念，從不同的角度對優(yōu)化方案進行分析和比較，一切從具體項目出發(fā)，選擇適合項目的優(yōu)化設(shè)計方案。在滿足業(yè)主要求的前提下，建設(shè)出既安全又經(jīng)濟的建筑。

3.2 計算機技術(shù)的應(yīng)用

我們身處在一個信息化的時代，計算機普遍應(yīng)用在日常生活中，，設(shè)計人員可以通過計算機技術(shù)的應(yīng)用來模擬多種情況下房屋建筑的安全性和經(jīng)濟性，根據(jù)工程的實際情況進行選擇。在房屋建筑優(yōu)化設(shè)計過程當中，很多細節(jié)問題在設(shè)計時非常容易被人忽略，給房屋建設(shè)帶來隱患，隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用，可以避免此類情況的發(fā)生，不但可以大幅提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化人員的工作效率，也可以為工程建設(shè)的順利進行打下良好的基礎(chǔ)。

TBCAD軟件在結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，該軟件通過對結(jié)構(gòu)方案的詳細分析，給出不同優(yōu)化設(shè)計方案的優(yōu)缺點，供設(shè)計人員進行選擇，更全面，有效的完成優(yōu)化任務(wù)。在具體的操作過程中分為兩個步驟進行：（1）對建設(shè)過程中的各種要素進行整合，綜合分析，根據(jù)具體項目選擇合適的優(yōu)化方案，以期達到優(yōu)良的整體結(jié)構(gòu)性能。（2）對結(jié)構(gòu)設(shè)計當中使用的構(gòu)件強度進行優(yōu)化，盡量使用高強度的建材，如高強度鋼筋，高強度混凝土等，以期用盡量少的建筑材料達到結(jié)構(gòu)所要求的強度要求。

3.3 節(jié)能環(huán)保優(yōu)化

隨著社會的進步，人們的環(huán)保意識越來越強，節(jié)能環(huán)保設(shè)計的理念體現(xiàn)在社會的各個方面，房屋建設(shè)也不例外，但是節(jié)能環(huán)保并不是一味的增加投入，而是通過綠色建筑的理念，根據(jù)建設(shè)項目的實際情況，因地制宜，用盡量少的資金投入，實現(xiàn)建筑物節(jié)能環(huán)保的功能。首先，應(yīng)結(jié)合工程所處的地理位置、氣候條件以及建筑物的實際情況，選擇能夠保證房屋接受到更為合理的陽光照射和更為順暢的室內(nèi)通風(fēng)的建筑朝向。其次，盡量選擇一些相對簡單的建筑外形，減少不必要的外挑和內(nèi)縮，盡量避免與寒風(fēng)呈90°角，這樣在不追加投資的情況下，就能夠獲得高效的節(jié)能效果。最后，在面對陽光一側(cè)，窗戶面積應(yīng)盡可能擴大，數(shù)量上也應(yīng)盡可能的增多；在背光一側(cè)，應(yīng)盡量減少窗戶的數(shù)量，這樣做的目的是防止熱量的過度散失。另外，還要盡可能地提高門窗的保溫能力。加裝地暖設(shè)備和太陽能設(shè)備，可以使用無污染且高效率的自然資源，以達到節(jié)能環(huán)保的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化是需要從多個方面入手的系統(tǒng)工作，同時安全性、合理性和節(jié)能性等多方面問題都應(yīng)在優(yōu)化設(shè)計中得以體現(xiàn)。設(shè)計優(yōu)化的工作就是要找到一種最佳的組合方式，將建筑物中的各種要素有機融合，在保證安全性的前提下，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化要求我們在實踐中善于思考、敢于探索，針對不同建筑需求、地理地貌進行差異性選擇，以保證優(yōu)化方案的科學(xué)性與可行性。

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