建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究

王斌

摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的逐步提高，人們的生活質(zhì)量也在不斷的提升，人們對居住環(huán)境和房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)格都有了更高的要求。并且，現(xiàn)代建筑業(yè)的快速發(fā)展，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加的多樣化，不同設(shè)計結(jié)構(gòu)悄然走入人們的視野中，建筑行業(yè)的設(shè)計主體也開始逐漸的重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的使用，以此來逐漸滿足人們?nèi)找嫘枨蟮亩鄻踊统鞘谢牟椒?。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計對于設(shè)計師和建筑業(yè)本身來講，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。當(dāng)今的建筑市場的競爭日益的激烈，只有通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，不斷跟上社會發(fā)展的步伐，滿足人們的需求，才能在競爭中獲得優(yōu)勢地位。本文將從建筑行業(yè)目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題入手，并闡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的重要性，進(jìn)而著重分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；優(yōu)化；應(yīng)用

1 前言

建筑市場在迎來各種發(fā)展機(jī)遇的同時，也面臨著異常激烈的競爭。建筑企業(yè)面臨著前所未有的壓力，業(yè)主對新建筑提出了實用性、美觀性、安全性等要求，為了能在建筑市場站穩(wěn)腳跟，企業(yè)就需要認(rèn)真研究業(yè)主提出的要求，從施工和設(shè)計上進(jìn)行滿足。在房屋建筑領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)上的設(shè)計、研究、投入和要求都是最重要的，也是投入占比較高的部分。持續(xù)抓好房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計并進(jìn)行優(yōu)化可以最大限度的提高安全系數(shù)，進(jìn)一步樹立企業(yè)品質(zhì)形象，還可以減少因為設(shè)計規(guī)劃不合理而投入的項目資金，能減少企業(yè)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，無論是從激烈的市場環(huán)境、業(yè)主的要求還是企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益上來說，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化都是非常有必要的。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的理論含義

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，主要體現(xiàn)在房屋建筑結(jié)構(gòu)工程的整體優(yōu)化和房屋建筑結(jié)構(gòu)工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體優(yōu)化，主要是對房屋建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造、屋蓋系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計方案上的設(shè)計優(yōu)化，設(shè)計時盡可能考慮到相應(yīng)結(jié)構(gòu)的選型、布置、受力、造價等方面問題，在工程實際中結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)適用性和建筑美感，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。在房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計中，設(shè)計者要盡量減少房屋剛度中心與質(zhì)量中心的相關(guān)性差異，同時房屋建筑的整體平面要保持規(guī)則性和對稱性，而且在滿足房屋建筑基本功能的前提下，在房屋建筑垂直方向的設(shè)計上，要盡量讓相同方向的相應(yīng)承重構(gòu)件上下相通，充分考慮剛度要求，使剛度逐漸變化而避免突變以避免嚴(yán)重影響房屋建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平方向上的對建筑物本身的動力載荷作用，同時要盡可能減少結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層以降低結(jié)構(gòu)設(shè)計難度。

3 目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題

3.1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計不利于低碳環(huán)保

目前很多建筑商在設(shè)計建筑的房間朝向、樓間距或者自然采光等方面都缺乏優(yōu)化合理的設(shè)計方法。如果自然采光條件差，在我國北方城市，冬季就會增加一些散熱的電氣設(shè)備的使用。綠色低碳建筑本身的特點以及性能決定其自身涉及的綠色低碳的建筑理念，使得它的整個建筑系統(tǒng)都盡量采用科學(xué)合理的設(shè)計方案，將自然界的力量和能源應(yīng)用到建筑的設(shè)計中，例如優(yōu)化的設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：在房屋室內(nèi)設(shè)計的時候，會結(jié)合實際利用當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)的走向、自然采光的布局、以及新型能源等，在整個建筑物的系統(tǒng)中，都會體現(xiàn)出綠色、環(huán)保、低碳的設(shè)計理念。在施工材料的選擇上，盡可能的選擇符合國家建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，甲醛的含量降低在不會或盡可能不對人體造成傷害的范圍，在周圍小區(qū)的環(huán)境、綠化的設(shè)計、自然通風(fēng)等，都能夠?qū)κ褂谜邘憝h(huán)保、低碳的健康體驗。

3.2 設(shè)計結(jié)構(gòu)千篇一律，不具備針對性

目前很多開發(fā)商認(rèn)為已有的經(jīng)驗非常豐富，盲目的自信就導(dǎo)致沒有對實際的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘探，就進(jìn)行施工，這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)必然是不夠完美的。建筑的設(shè)計應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂驐l件和人們喜好進(jìn)行設(shè)計。南方和北方的氣候條件差異較大，要根據(jù)實際的需求進(jìn)行合理的施工。與此同時，要根據(jù)建筑物周圍的地形、周圍的建筑物等合理地考慮采光度來進(jìn)行施工。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 在整體和局部上的優(yōu)化

對于建筑項目設(shè)計而言，通常都包含兩類特點，即復(fù)雜性與層次性特征。其中，復(fù)雜性特征包括：在零部件選取、建筑原料選取與結(jié)構(gòu)類型選取等幾個方面；層次性特征主要在建筑設(shè)計體系、建筑結(jié)構(gòu)體系與安裝設(shè)計體系這幾個方面有著充分的體現(xiàn)。在這之中，每個獨立的前提下都包含較多的、具有差異性特征的下屬體系，將橫向關(guān)聯(lián)沖破，來達(dá)到工程疊加的目標(biāo)。房屋建筑需要實施局部優(yōu)化操作，在此期間必須注重整體全面優(yōu)化工作實施，只有這樣，才能夠確保實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化等方面的目標(biāo)。

4.2 分階段優(yōu)化和壽命優(yōu)化

在實際施工過程中，每一個項目工程均在限定的建設(shè)期限中，每一項技術(shù)環(huán)節(jié)都有很多相關(guān)的操作計劃及方案，在各階段施工過程中均能進(jìn)行實際的改造和開發(fā)。建筑企業(yè)中，每一位施工技術(shù)人員都需秉持認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對建筑設(shè)計中的各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格篩選和匹配，要求其技術(shù)類型滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和實際規(guī)劃。對整體工程的壽命進(jìn)行優(yōu)化，可保證建筑的施工質(zhì)量和安全性，從而提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益和社會效益。

4.3 在樁基礎(chǔ)方面實施優(yōu)化

樁基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中的重點環(huán)節(jié)，大致可分為預(yù)制柱及灌注粧兩種類型。但灌注粧在進(jìn)行實際的施工過程中，技術(shù)人員難以對其進(jìn)行實際的技術(shù)掌控，且操作時間過長，具有反復(fù)的周期性，因此一旦沉降符合既定標(biāo)準(zhǔn)，

技術(shù)施工人員應(yīng)利用預(yù)制樁，并采取相關(guān)的手段進(jìn)行施工和管理。一般情況下，樁基在深入和完善的過程中，當(dāng)?shù)仄づc基樁之間的摩擦力增加時，技術(shù)人員可選擇長度不同的基樁以配合施工的順利實施。

4.4 對結(jié)構(gòu)與建筑保持協(xié)調(diào)優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，必須要盡最大努力來確保建筑整體平面與整體結(jié)構(gòu)可以緊密配合，從而確保能夠達(dá)到結(jié)構(gòu)合理與造型美觀的目標(biāo)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需盡量確保建筑系統(tǒng)能夠保持簡潔特征，不能發(fā)生墻和柱錯位等問題，同時還需要保證每一層的截面與高度保持相同的狀態(tài)。在對建筑內(nèi)部電梯與樓梯設(shè)計期間，需選擇具有高強特征的建材作為相應(yīng)的承重構(gòu)件，以達(dá)到降低自重的目標(biāo)。對于建筑的整體布局，其重心、質(zhì)量和剛心須盡量確保能夠交疊，以此來有效的避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題。

4.5 上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

例如剪力墻建筑的設(shè)計中，建筑設(shè)計人員在進(jìn)行實際建立模型計算時，需對建筑上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型的構(gòu)建和優(yōu)化，采取科學(xué)合理的剪力墻結(jié)構(gòu)，提升建筑的抗震和抗風(fēng)的能力。如條件允許，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可通過最大程度地應(yīng)用大開間剪力墻結(jié)構(gòu)，增加整個墻體的肢長，這樣不僅能夠減少墻肢的使用數(shù)量，也能在保證建筑整體風(fēng)格和質(zhì)量的前提下，節(jié)約成本，減少支出。但若建筑所處環(huán)境條件和地質(zhì)情況不樂觀，而且建筑對抗震性能的要求又較高時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員則需換一種設(shè)計理念，不采用大開間的剪力墻構(gòu)造，采取其他結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

5 結(jié)語

綜上所述，對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的有效開展而言，相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可以說是比較重要的一個方面，其能夠有效提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的實效性，促使其能夠在后續(xù)施工建設(shè)中得到有序落實，并且也能夠在長期應(yīng)用中發(fā)揮出較強功能，值得進(jìn)行高度關(guān)注。

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