建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法及應(yīng)用分簡述

王曉辰

天津華匯工程建筑設(shè)計(jì)有限公司

【摘 要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，也是重要因素，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展也受到廣泛關(guān)注。提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量需要從基礎(chǔ)做起，充分認(rèn)識到影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素，有效解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中面臨的質(zhì)量問題。樹立科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)態(tài)度，強(qiáng)化設(shè)計(jì)質(zhì)量藝術(shù)，在相關(guān)專業(yè)的密切交流下，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，促使我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)朝可持續(xù)的方向發(fā)展。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的意義及措施進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】房屋；建筑；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；措施

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的意義

（一）優(yōu)化建筑物的用地面積

我國人口眾多，用地緊張的問題十分突出。土地面積一定時(shí)，一般建筑層數(shù)越多，單位層數(shù)上地表面積使用率越低。這是因?yàn)楦邔咏ㄖg必須要保留足夠的距離，滿足地面對樓層的支持，維持樓層的平穩(wěn)安全，還要為了保證合理、足夠的采光而增加建筑物之間的距離，這樣就會(huì)導(dǎo)致建筑物占地面積的擴(kuò)大。由此可見，樓層越高，各建筑物之間所需間距越大，建筑所需要的土地面積就會(huì)加大。因此，我們可以通過對房屋的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在分析整個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)形態(tài)、地理位置之后，運(yùn)用相關(guān)的專業(yè)知識，在建筑物層數(shù)和建筑物的占地面積之間找到一個(gè)最適值，提出最佳的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，適當(dāng)減少建筑物的層數(shù)或上層建筑的面積，保證建筑物能夠擁有足夠的采光。

（二）優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑物層數(shù)之間的關(guān)系

在一個(gè)建筑物中，建筑的成本會(huì)被均勻分?jǐn)偟綐菍又?，樓層?shù)目可以改變，而屋頂?shù)某杀颈３植蛔儯虼嗽谶M(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，可適當(dāng)增加樓層數(shù)，使屋頂分?jǐn)偟礁鳂菍拥某杀窘档?，從而使建筑成本降低。建筑物的地基承受著整個(gè)建筑物的重力，關(guān)系著建筑物的穩(wěn)定性和安全性，隨著建筑物層數(shù)的增多，地基的荷載也隨之加大，為保證建筑物的安全性和穩(wěn)定性，要求地基的承受能力相應(yīng)提高，地基成本也隨之加大。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)，可以尋找出隨著樓層的增加，在樓頂成本分?jǐn)偤偷鼗杀驹黾又g的一個(gè)最適層數(shù)值，降低建筑物的成本。

（三）優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)備之間的關(guān)系

一個(gè)好的房屋必須配備一定的設(shè)備，供人們進(jìn)行日常生活或工作。以排水管道和電力系統(tǒng)的建造為例，隨著樓層數(shù)的增多，需要設(shè)置的排水管道及電氣設(shè)備會(huì)相應(yīng)增加，由這些設(shè)備所產(chǎn)生的成本也會(huì)因此升高。因此，利用房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)建筑物的實(shí)用性和安全性的前提下，對這些設(shè)備及設(shè)置方式進(jìn)行優(yōu)化，可以節(jié)省設(shè)備方面的開支。

（四）優(yōu)化建筑物外觀與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系

建筑物的結(jié)構(gòu)大多是方形或者圓形，很少會(huì)有其他形狀，這是因?yàn)槊娣e一定時(shí)，方形或圓形的建筑物所建墻體面積較小，為了降低建造成本及后期裝修成本，大多選擇將建筑外觀設(shè)計(jì)成方形或圓形。并且方形和圓形建筑物結(jié)構(gòu)比較對稱，建筑物會(huì)更加穩(wěn)固安全。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

（一） 概念設(shè)計(jì)優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足房屋的基本的實(shí)用性、安全性，概念設(shè)計(jì)優(yōu)化是在此基礎(chǔ)上提高房屋性能、經(jīng)濟(jì)性和觀賞性，對房屋進(jìn)行優(yōu)化。每一個(gè)建筑都會(huì)經(jīng)過千百次的方案設(shè)計(jì)、篩選和分析，才能定下合適方案并最終建設(shè)而成。地理位置的差異，會(huì)導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)的區(qū)別，對于特殊的地區(qū)如地震常發(fā)區(qū)，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮增加減震因素。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員可以通過電腦軟件，就可以對各種數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確快速地處理，再結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)設(shè)計(jì)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和判斷，優(yōu)化電腦軟件產(chǎn)生的設(shè)計(jì)，確保最終方案與設(shè)計(jì)的實(shí)際適用性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)鍛煉概念化設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)，以設(shè)計(jì)出更加科學(xué)合理而經(jīng)濟(jì)適用的建筑設(shè)計(jì)。

（二）解決房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際復(fù)雜問題

通過建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)，可以盡可能地減少建筑物的建設(shè)成本。通過概念優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而提高建筑物的防御能力，減少外部因素對建筑物的影響，使建筑物更好地抵抗外部環(huán)境對房屋的損壞，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)和難點(diǎn)是在對建筑面臨復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境因素時(shí)所進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如地震、水災(zāi)、高溫等各種破壞性環(huán)境因素，人們難以準(zhǔn)確地估計(jì)出房屋受侵程度和受侵時(shí)間的長短，沒有一定的可預(yù)測的規(guī)律，對此可根據(jù)次要結(jié)構(gòu)來保護(hù)主要結(jié)構(gòu)，保持建筑的穩(wěn)定性及安全性。

（三）保證建筑物結(jié)構(gòu)前期優(yōu)化設(shè)計(jì)

在降低建筑項(xiàng)目的建筑成本方面，進(jìn)行前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化顯得尤為重要。若前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能很好地對房屋進(jìn)行優(yōu)化，例如在合理性或者可行性存在問題，極易埋下建筑的安全隱患，嚴(yán)重阻礙后期結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建設(shè)，還會(huì)加大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本支出。因此，必須要在進(jìn)行建筑物前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，重視方案的合理性和可行性，保證建筑物前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠支撐后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證能建設(shè)出安全可靠的建筑。

（四） 加強(qiáng)建筑細(xì)小結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來說，要將房屋建筑細(xì)分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作作為重點(diǎn)。細(xì)節(jié)決定成敗，在建設(shè)好主體結(jié)構(gòu)之后，若是局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，對整個(gè)建筑的穩(wěn)定性和安全性是一個(gè)巨大的威脅。細(xì)分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，例如在進(jìn)行矩形現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)時(shí)，要避免在拐角處產(chǎn)生裂縫，如果忽略，極易產(chǎn)生不良后果。在信息技術(shù)迅速發(fā)展的現(xiàn)代，計(jì)算機(jī)也應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須要學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)，將房屋設(shè)計(jì)理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)容易進(jìn)行修改，也提高運(yùn)算準(zhǔn)確率。

（五）優(yōu)化建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響建筑整體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體質(zhì)量起到了良好的促進(jìn)作用。在進(jìn)行優(yōu)化建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要由專業(yè)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑物所處的地理環(huán)境和地震發(fā)生情況展開針對性分析，以此設(shè)計(jì)出符合國家抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的施工圖。設(shè)計(jì)人員針對抗震墻截面較長的情況時(shí)，與洞口連接形成弱連梁，合理控制抗震墻的高寬比例，將抗震墻體分為多個(gè)小開口墻，以此降低抗震墻的受損概率。在水平作用力下，剪力墻容易受內(nèi)力影響而超過截面的要求，因此，為優(yōu)化建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況減少連梁的剛度，降低內(nèi)力的作用力，進(jìn)而避免剪力墻發(fā)生脆性損壞。例如： 福建連江的一棟33 層住宅樓，受連江地區(qū)風(fēng)荷載較大，位移難以控制等因素影響，建筑進(jìn)深較小，且抗水平力、剪力墻較長，因此，需要注意處理墻面開洞現(xiàn)象，以達(dá)到建筑物的基本抗震要求。專業(yè)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要準(zhǔn)確計(jì)算出抗震數(shù)據(jù)，基于對建筑物的地基、建筑物主體、建筑物承重墻等數(shù)據(jù)的了解，從建筑物的基層考慮，全面的控制建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化性能，以求提升建筑物的抗震能力。

三、總結(jié)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)建筑實(shí)用性和安全性、實(shí)際工程實(shí)施的理論指導(dǎo)。將優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以增強(qiáng)房屋建筑的實(shí)用性、安全性，延長房屋使用壽命，保持建筑的美觀，還節(jié)約了建設(shè)成本。

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