房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

馮潔

（山西省第二建筑設(shè)計(jì)院　山西長治　046000）

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)有了更高的要求，不但要求其安全實(shí)用，還要求具有一定的審美和經(jīng)濟(jì)性，能夠更加有效地利用房屋空間。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及土地資源的短缺，未來的房屋建筑將會(huì)以高層或超高層為主。而且現(xiàn)在越來越多的年輕人由于各方面的原因更傾向于選擇設(shè)計(jì)合理，空間利用率高的小戶型。這些都要求建筑商在房屋設(shè)計(jì)階段要充分考慮房屋的使用性能，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，也能夠節(jié)省工程成本，提高工程質(zhì)量，增加建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概念

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備較強(qiáng)的技術(shù)性特點(diǎn)。在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)計(jì)人員需要實(shí)現(xiàn)建筑物整體性能模塊的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，這涉及到建筑物功能價(jià)值模塊、美學(xué)指標(biāo)模塊、使用價(jià)值模塊等，建筑物的實(shí)用性突出表現(xiàn)為能夠滿足人們?nèi)粘＞幼〉囊?，具備遮風(fēng)擋雨的基本功能。建筑物的審美性在于建筑物的外在美，外形結(jié)構(gòu)要給人以賞心悅目的美的享受。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行房屋基本性能的考慮，進(jìn)行房屋美學(xué)性及功能性的整體性考慮，通過對(duì)科學(xué)化設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用，進(jìn)行最佳化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略的應(yīng)用，為了達(dá)到這個(gè)目的，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的統(tǒng)籌化管理，進(jìn)行數(shù)學(xué)原理及建筑學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)及篩選，滿足居住者的居住要求。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化過程中，需要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的更新，進(jìn)行高效化設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用，確保設(shè)計(jì)方案的最大化效益。在實(shí)際工作中，建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了確保建筑物整體性能的提升，需要實(shí)現(xiàn)建筑物各個(gè)組成部分的有效性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物不同部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，滿足房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的要求。在設(shè)計(jì)模塊中，需要保持房屋平面結(jié)構(gòu)的平整性，這樣可以體現(xiàn)出建筑物的幾何形體美，進(jìn)行平面建造質(zhì)量的提升，提升房屋結(jié)構(gòu)的剛性，大大增強(qiáng)房屋的整體承受能力，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性扭曲狀況，從而滿足居住者的日常使用要求。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行豎直式承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而提升房屋的豎直壓力承受能力。

2　房層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

2.1　加大對(duì)設(shè)計(jì)理念概論的重視程度

建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的形式方法復(fù)雜多樣，所選擇的范圍也比較廣泛，所以說，針對(duì)同一種建筑的結(jié)構(gòu)布置方案來說，其中也必然存在著不用的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方式。由于設(shè)計(jì)方案的多樣性和復(fù)雜性，以及建筑本體所存在分析上的差異性，所以在對(duì)建筑物進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中，要從選取的材料數(shù)據(jù)入手，不能僅僅只依靠機(jī)器去完成，有些地方也要標(biāo)注自己的設(shè)計(jì)理念。所以說在針對(duì)一些問題的處理上，相關(guān)人員要有自己的經(jīng)驗(yàn)判斷。對(duì)于所遇到的問題作出合理的解釋和規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)。從根本上分析這應(yīng)該是屬于概念化的設(shè)計(jì)，而與此同時(shí)的這種設(shè)計(jì)理念往往對(duì)設(shè)計(jì)人員電腦綜合能力都具有一定程度的極高要求。他們都需要根據(jù)自身所掌握的豐富經(jīng)驗(yàn)來對(duì)所存在的問題給予最為合理規(guī)范的判斷和分析探討，提出最佳的解決方案，從而促進(jìn)建筑物結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2　房屋建筑配筋及構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)

①墻體配筋。要求墻體的水平鋼筋在外側(cè)，豎向的鋼筋在內(nèi)側(cè)。配筋的比例必須按照規(guī)定的構(gòu)造設(shè)計(jì)，選取滿足規(guī)范的最小配筋率即可。②對(duì)于連梁高跨比大于5的剪力墻，要求其連梁高度要按照規(guī)定通過樓面和屋面進(jìn)行洞頂打開，對(duì)于窗臺(tái)部門還要進(jìn)行飄窗設(shè)計(jì)，在飄窗設(shè)計(jì)上為了增加安全度，要進(jìn)行砌筑填充，同時(shí)還要再加一根梁，保證飄窗的安全性能；另外，在連梁配筋應(yīng)對(duì)稱配置，腰筋同墻體水平筋。

2.3　注重結(jié)構(gòu)壽命優(yōu)化

房屋建筑作為一類較為特殊的產(chǎn)品，應(yīng)該在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中關(guān)注后續(xù)房屋建筑的實(shí)際應(yīng)用效果，能夠促使其在結(jié)構(gòu)方面具備較強(qiáng)的承載力和耐久性，如此才能夠促使其在后續(xù)長期應(yīng)用中具備較強(qiáng)的作用價(jià)值，盡量延長房屋建筑的使用壽命。比如對(duì)于房屋建筑樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，就需要考慮到使用壽命，確保其能夠具備更強(qiáng)的穩(wěn)定性效果，避免在長期應(yīng)用中存在受損威脅。

2.4　對(duì)計(jì)算程序進(jìn)行優(yōu)化

現(xiàn)階段要么考慮到的諸多因素，其中最關(guān)鍵的就是建筑房屋的功能性。從這一點(diǎn)來說，就要求設(shè)計(jì)師們能夠從整體功能性的角度去考慮問題所產(chǎn)生的原因和接下來所要應(yīng)對(duì)的情況。對(duì)于房屋設(shè)計(jì)的主體而言，這其中就必須要運(yùn)用到諸多的設(shè)計(jì)程序。這就加之要在工程技術(shù)上對(duì)設(shè)計(jì)師的各方面管理提出更為廣闊更為嚴(yán)格的要求。根據(jù)具體情況具體分析，對(duì)于所需要工作的內(nèi)容繼而實(shí)施最為復(fù)雜的計(jì)算過程。單從結(jié)構(gòu)分析層面上來說，游湖計(jì)算程序就屬于優(yōu)化結(jié)構(gòu)本身。在設(shè)計(jì)師們進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要求設(shè)計(jì)師們不斷根據(jù)現(xiàn)場情況積極調(diào)整，最終確立最為合適的設(shè)計(jì)方案。

2.5　房屋結(jié)構(gòu)外套框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋結(jié)構(gòu)平面框架的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)多次及高次超靜定問題，框架荷載使用條件是不變的設(shè)計(jì)因素，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)上也就剩下梁柱桿件截面尺寸為變量，因此可以通過調(diào)整相應(yīng)的截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。房屋基本框架中，任何一個(gè)梁柱截面積的尺寸發(fā)生改變，都會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，然而這種影響僅僅只針對(duì)桿件附近內(nèi)力影響較大的情況。在每次優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于單個(gè)構(gòu)件截面尺寸發(fā)生改變的情況，往往需要重新計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，這樣必然會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間。為此，在實(shí)際的操作中，就可以近似假定桿件截面尺寸的改變不會(huì)影響到框架內(nèi)力的重新分布，但是需要注意的是這個(gè)假定只能夠在一次優(yōu)化中使用，全部桿件優(yōu)化有獲得新的方案就需要放棄假定，對(duì)內(nèi)力進(jìn)行重新分析，這樣才能夠逐漸獲得最優(yōu)的方案，之后將最優(yōu)方案借助常規(guī)框架計(jì)算進(jìn)行一次分析即可。

2.6　優(yōu)化排水系統(tǒng)

在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中有一個(gè)非常關(guān)鍵的地方就是排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)直接關(guān)系著整個(gè)房屋建筑的整體質(zhì)量，它在人們的生活中占據(jù)非常關(guān)鍵的位置。相關(guān)工作人員在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，一定要將排水系統(tǒng)考慮進(jìn)去，優(yōu)化排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，在進(jìn)行設(shè)備的選擇的時(shí)候也要考慮到質(zhì)量要求，盡可能在保證質(zhì)量合格的情況下，選擇價(jià)格較低的設(shè)備。除此之外，還要注意排水管道的安裝問題，要保證所保留的尺寸和管道的尺寸相符，同時(shí)注意排水管道一般是安裝在地下室中，還要進(jìn)行樓板的加固。

2.7　優(yōu)化設(shè)計(jì)剪力墻

剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化也是非常重要的，它通過框架結(jié)構(gòu)內(nèi)添加具有抵抗水平剪刀力的墻體來提升結(jié)構(gòu)的牢固性。在進(jìn)行剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，要在最大限度上體現(xiàn)出整體的均勻性，保證整體結(jié)構(gòu)的中心能夠與樓層平面的鋼度中心相互重合，這在降低外界環(huán)境的影響方面具有重要作用。

3　結(jié)語

通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略的應(yīng)用，可以滿足現(xiàn)階段房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的諸多要求，解決實(shí)際房屋建筑工程設(shè)計(jì)問題，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)成本的優(yōu)化。