建筑空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

文/ 黨大智 重慶大學(xué) 重慶 400044

1、當(dāng)前建筑空間結(jié)構(gòu)的特征

1.1 材料的多樣化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和修建的過(guò)程中材料是非常多樣的，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要根據(jù)空間不同位置的實(shí)際要求做好材料的選擇工作，在對(duì)空間架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常都會(huì)選擇碳素鋼作為主要的材料，時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步使得新型的材料也廣泛的應(yīng)用在了設(shè)計(jì)和建設(shè)中鋁合金和不銹鋼就是兩種比較常用的材料，不銹鋼在應(yīng)用中能夠體現(xiàn)出十分明顯的優(yōu)勢(shì)，其裝飾性強(qiáng)，防腐蝕效果好，承重能力也非常強(qiáng)，所以在大廳和走廊等位置都可以使用，隨著科技的不斷發(fā)展，空間裝飾材料也在不斷的更新，所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)中也通常會(huì)采用一些具有良好性能的新型材料，為了更好的適應(yīng)新型材料的使用也一定要在設(shè)計(jì)工作中不斷的用和新型材料配套的施工工藝展開(kāi)施工工作，最近幾年也研制出了一種新型的復(fù)合材料，這種材料在實(shí)際的應(yīng)用中也取得了很好的效果，這主要是因?yàn)樵摬牧献陨淼闹亓糠浅］p，而且其具有良好的自身清潔能力，具有較強(qiáng)的透光性，不易燃燒，同時(shí)強(qiáng)度上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他同類(lèi)的材料。

1.2 結(jié)構(gòu)形式的多變性

空間結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是能為建筑提供豐富的造型, 近年來(lái)一些大跨度公共建筑,特別是國(guó)外建筑師所做的設(shè)計(jì)表明：一個(gè)結(jié)構(gòu)方案已很難從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式予以界定,純粹單一的結(jié)構(gòu)形式是很少的,更多的是它們的組合體。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性

在最近幾年，建筑工程的施工中，原材料、能源和土地都需要比以往更加高昂的成本，同時(shí)，我國(guó)環(huán)境狀況日益嚴(yán)峻使得人們對(duì)于環(huán)境因素越來(lái)越重視，這樣的情況下會(huì)對(duì)建筑整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成十分巨大的影響，在建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一方面要充分的對(duì)材料和資金進(jìn)行有效的控制，同時(shí)在實(shí)際的工作中還要充分考慮到環(huán)保等因素，這樣建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能更加適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求。

1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗風(fēng)性和抗震性

隨著空間結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展, 動(dòng)力問(wèn)題也受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注, 地震或風(fēng)往往成為設(shè)計(jì)中的控制因素。對(duì)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō), 抗震性能是主要問(wèn)題,新近的研究已深入到圓柱面與球面網(wǎng)殼的彈塑性性能、考慮屋蓋與下部支承結(jié)構(gòu)的相互作用、以及運(yùn)用靜力非線(xiàn)性算法計(jì)算網(wǎng)殼的水平地震反應(yīng)。這些成果將進(jìn)一步改進(jìn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。對(duì)于重量更輕、外形變化更多的膜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō), 風(fēng)的動(dòng)力作用上升為第一位。對(duì)大跨度索膜屋蓋結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向非線(xiàn)性共振響應(yīng)分析以及空氣動(dòng)力失穩(wěn)非線(xiàn)性分析已經(jīng)起步并獲得了初步成果。

2、建筑空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化措施

2.1 完善材料驗(yàn)收制度

建筑工程中，確保建筑質(zhì)量良好的首要程序就是要保證建筑所需的各項(xiàng)材料是符合規(guī)范要求的，這樣的話(huà)就可以從源頭上杜絕質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)?；诖耍谶M(jìn)行建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，就要嚴(yán)格地把控建筑材料的合格性，驗(yàn)收其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)是否滿(mǎn)足施工實(shí)際所需。從我國(guó)的建筑施工模式來(lái)看，建筑材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，相關(guān)的驗(yàn)收程序只是驗(yàn)收人員對(duì)建筑材料的出廠(chǎng)證明和合格證明進(jìn)行查看，一般不會(huì)進(jìn)行當(dāng)場(chǎng)試驗(yàn)。在新的制度要求下，可以對(duì)建筑材料的選用和驗(yàn)收有明確的程序分工，各個(gè)環(huán)節(jié)又是具有一定獨(dú)立性的，這樣可以有效地把握建筑材料的質(zhì)量安全，有利于建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效性。

2.2 合理布置構(gòu)件

為了能夠使得建筑空間結(jié)構(gòu)更加符合人們的需求，就需要對(duì)建筑空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置，合理的布置建筑空間結(jié)構(gòu)中的柱子、梁以及剪力墻，從而有效的保障建筑空間結(jié)構(gòu)的舒適性和安全性。就以高層建筑來(lái)說(shuō)，其空間設(shè)計(jì)主要采用的結(jié)構(gòu)形式為框架力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要是由鋼筋混凝土剪力墻以及鋼筋混凝土框架構(gòu)成的，框架結(jié)構(gòu)中的梁和柱都采用的是鋼材料，通過(guò)焊接的方式將兩者連接起來(lái)。框架相較于剪力墻來(lái)說(shuō)，其不僅能夠采用鋼接的方式進(jìn)行連接，也能夠采用鉸接的方式進(jìn)行連接?？蚣芰哂休^強(qiáng)的荷載力，而且也能夠保持較好的整體性，能夠有效的抵抗地震，因此，在目前的建筑空間結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用較為廣泛。

2.3 提升整體布局

提升整體布局是建筑空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。在提升整體布局的過(guò)程中工作人員為了能夠有效的實(shí)現(xiàn)施工目標(biāo)則應(yīng)當(dāng)注重從全局觀(guān)念出發(fā)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在提升整體布局的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注重利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)、線(xiàn)、面，確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體布局，并且在這一過(guò)程中合理的處理好點(diǎn)、線(xiàn)、面之間的架構(gòu)關(guān)系。另外，在提升整體布局的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注重借助于材料的選用、構(gòu)件的布置來(lái)更加充分的發(fā)揮出現(xiàn)單個(gè)構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)的配合與協(xié)調(diào)并且能夠使其成為最佳的受力狀況，既能夠?qū)崿F(xiàn)整體結(jié)構(gòu)良好的承重力、剛性與延展性，也實(shí)現(xiàn)單個(gè)構(gòu)件的最大化與最佳化利用，從而能夠在此基礎(chǔ)上促進(jìn)建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性的不斷進(jìn)步。

2.4 建立優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評(píng)價(jià)體系

建筑物在進(jìn)行施工建設(shè)之前，完美的建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重中之重，因此，在選擇合適的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，要建立優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評(píng)價(jià)體系。當(dāng)一套甚至多套建筑物空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案擺放在眼前，首先，建筑結(jié)構(gòu)工程師要嚴(yán)格把關(guān)，刪除不符合建筑施工標(biāo)準(zhǔn)和使用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。在幾套合適的方案中，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即使選擇出合適的建筑設(shè)計(jì)方案，也要對(duì)此設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格計(jì)算設(shè)計(jì)方案中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，保證設(shè)計(jì)方案的正確性，還要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，加大安全系數(shù)，保證建筑空間設(shè)計(jì)的合理和實(shí)用。

結(jié)語(yǔ)：

建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化工作任重道遠(yuǎn)，建筑單位需要結(jié)合實(shí)際情況，不斷努力探索新的方法，新的措施，強(qiáng)化建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化管理，提高建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化水平，加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量安全意識(shí)，從而保證建筑物的使用安全，推動(dòng)我國(guó)的建筑行業(yè)穩(wěn)定的發(fā)展。