淺談房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

劉宗乾

摘 要：當(dāng)前，人們十分重視房屋的舒適性、美觀性，為了更好地滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體要求，推動(dòng)建筑行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展，應(yīng)采取有效措積極優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷完善建筑的性能。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；措施；性能；舒適性

1 前言

為了有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，一方面要科學(xué)應(yīng)用基本的設(shè)計(jì)方式，另一方面還應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，從而有效降低房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成本，增強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的性能，推動(dòng)建筑行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要概念

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在充分了解房屋建筑環(huán)境后，利用專業(yè)知識(shí)改進(jìn)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的過程就是建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在這一過程中，各類材料的優(yōu)勢都能得以充分展現(xiàn)。工程師在及時(shí)了解房屋內(nèi)部構(gòu)造的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更為全面的設(shè)想，同時(shí)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)采取了優(yōu)化配置的手段。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)并不是在以往設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，而是要徹底優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，提高建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。

另外，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還能最大程度降低修建成本，減少作業(yè)量，且原材料使用量也能得到合理控制，這也為更大的經(jīng)濟(jì)效益打下了一定基礎(chǔ)。因此，不管是從房屋建筑的美觀性、實(shí)用性還是經(jīng)濟(jì)性來說，對(duì)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)予以全面了解，然后整合并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，就能促使建筑物滿足市場需求，提高建筑物利用率，全面推動(dòng)城市化建設(shè)的大步向前。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則

3.1 經(jīng)濟(jì)性原則

建筑材料和建筑施工形成了建筑工程。優(yōu)選建筑材料可有效降低建筑工程的成本投入，而且也顯著減少了資源的消耗。現(xiàn)如今，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平顯著提高，同時(shí)建筑工程建設(shè)的成本也隨之增加。建筑工程投資無法充分滿足工程建設(shè)的基本要求。雖然在建筑工程建設(shè)中，已經(jīng)投入了較多的資金，但是卻無法完全滿足建筑建設(shè)的整個(gè)流程，因此容易在資金周轉(zhuǎn)方面出現(xiàn)問題?；诖?，建筑設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，一方面要保證工程的安全性，另一方面還要兼顧工程的經(jīng)濟(jì)性。在確保建筑工程正常使用的前提下，還應(yīng)提高建筑工程成本控制的力度，全面關(guān)注建筑工程建設(shè)過程中的資金使用情況。并且在工程建設(shè)和施工前，大體估算工程的資金使用情況，進(jìn)而確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

3.2 安全性原則

現(xiàn)如今，人們?cè)絹碓街匾暰幼〉沫h(huán)境，這就預(yù)示著人們將對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出更為具體的要求，基于此種趨勢，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視結(jié)構(gòu)的安全性。如今實(shí)際施工中，經(jīng)常使用不符合工程要求的原材料，進(jìn)而增加了工程的安全隱患，甚至對(duì)居住者的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。還有部分施工單位采用不符合標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，這種材料在氣溫較高的環(huán)境下可能會(huì)釋放一些有毒有害的氣體，從而影響人們的身體健康?；蛘呤┕挝黄嬷匾暪こ探?jīng)濟(jì)效益而不重視工程的安全會(huì)，從而造成了十分惡劣的社會(huì)影響，結(jié)合上述情況可以總結(jié)出，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)中，必須高度重視設(shè)計(jì)方案的安全性及合理性，全面維護(hù)居住者的利益。

3.3 實(shí)用性原則

在選擇房屋建筑時(shí)，人們十分重視其舒適性和宜居性。建筑設(shè)計(jì)的風(fēng)格從某種程度上展現(xiàn)了居住者的性格特征，所以在房屋建設(shè)時(shí)，應(yīng)充分考量房屋的舒適性和實(shí)用性。若建筑結(jié)構(gòu)不具有實(shí)用性，則其實(shí)用價(jià)值就會(huì)大打折扣。因而在優(yōu)化建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有必要強(qiáng)建筑的實(shí)用性，優(yōu)化居住者的居住體驗(yàn)，在保證建筑外觀和內(nèi)部設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，也能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，從而提高建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 工程概況

某住宅建筑共35層，地下1層，該建筑采用鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)，在充分了解建筑概況的前提下，決定對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，并在這一過程中利用了現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)施工中的每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案有效減少了工程的成本投入，大大提升了工程的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，其需要對(duì)整體和局部進(jìn)行協(xié)調(diào)，提高前期規(guī)劃的科學(xué)性，并且對(duì)樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行妥善處理，另外還需要在優(yōu)化設(shè)計(jì)中做好協(xié)調(diào)工作，這就要求設(shè)計(jì)人員必須對(duì)此予以高度的重視。

4.2.1 建筑結(jié)構(gòu)整體與局部的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在房屋建筑工程中，建筑結(jié)構(gòu)本身具有多層次和較復(fù)雜的特征，在建筑工程設(shè)中，設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和安裝都是非常重要的環(huán)節(jié)，且每個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中都涵蓋了大量的工作內(nèi)容，只有對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整和優(yōu)化，打破傳統(tǒng)布局方式的限制，才能更好地加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。此外，建筑材料、零部件的選擇以及結(jié)構(gòu)選型等都是比較復(fù)雜的流程，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)最終的設(shè)計(jì)效果產(chǎn)生顯著的影響，所以，設(shè)計(jì)人員一方面要做好建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，另一方面還要做好局部優(yōu)化，二者共同作用，最后制定出完善有序的設(shè)計(jì)方案。

4.2.2 做好優(yōu)化設(shè)計(jì)的前期規(guī)劃工作

設(shè)計(jì)人員在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)主動(dòng)投身到前期規(guī)劃當(dāng)中，全面了解并掌握工程的具體情況，同時(shí)還要結(jié)合工程實(shí)際，來選擇和規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)，制定更為科學(xué)和有效的建筑設(shè)計(jì)方案，從而保證后續(xù)施工的正常開展。設(shè)計(jì)人員要以自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)?？刹扇〔煌慕Y(jié)構(gòu)布局，這樣最終呈現(xiàn)的效果也會(huì)存在較為顯著的差異。

此外，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅要重視細(xì)致的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，還要關(guān)注概念設(shè)計(jì)，只有將二者有機(jī)結(jié)合，并將其貫穿于整個(gè)工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)當(dāng)中，才能徹底增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的功能性。若在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)某些細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)不具備充足的數(shù)據(jù)支持，則應(yīng)對(duì)其采取有效的處理措施。在概念設(shè)計(jì)中，要以數(shù)值作為參考的重要依據(jù)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中嚴(yán)格把控設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，從而有效提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量?；蛘哌€可采取分段優(yōu)化的方式。工程建設(shè)的過程中對(duì)其中的每一個(gè)重要的環(huán)節(jié)都設(shè)計(jì)了若干個(gè)方案，這樣就會(huì)使工程各個(gè)階段的方案都能得到優(yōu)化處理，顯著提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，讓建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升。

4.2.3 科學(xué)優(yōu)化樁基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)

在建筑設(shè)計(jì)和施工中，樁基礎(chǔ)主要分為灌注樁基礎(chǔ)和預(yù)制樁基礎(chǔ)。灌注樁基礎(chǔ)的質(zhì)量控制難度較大，且操作不夠便捷，影響因素較多。若沉降能夠充分滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，則要采取預(yù)制樁進(jìn)行工程的建設(shè)和施工。而為了有效防止土壤與樁身之間發(fā)生摩擦作用，可選擇較長的預(yù)制樁。

上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化十分關(guān)鍵。在工程設(shè)計(jì)中利用軟件建立了上部結(jié)構(gòu)模型，同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)的要求，對(duì)上部結(jié)構(gòu)實(shí)施了科學(xué)的優(yōu)化處理，且調(diào)整了剪力墻的布置方式，保證其受力均勻。設(shè)計(jì)人員將樓層剛度中心點(diǎn)與同樓層的結(jié)構(gòu)重心設(shè)置在了同一位置，這樣可以有效減少外部荷載作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的扭曲作用。另外在剪力墻的暗柱施工中，以鋼筋建材為主要材料。此時(shí)可采用大開間剪力墻的形式，有效控制鋼筋的使用量。

4.2.4 協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了讓建筑外觀符合人們的審美要求，建筑結(jié)構(gòu)需具有較強(qiáng)的合理性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)應(yīng)與平面布置結(jié)合在一起。墻和柱結(jié)構(gòu)布置的過程中，需嚴(yán)格按照要求來處理，使其平面功能高度一致。再者，不同房建的開間與深度應(yīng)完全相同，而且還要采取有效措施避免墻、柱結(jié)構(gòu)發(fā)生錯(cuò)位的問題，每一個(gè)樓層的截面高度也不可出現(xiàn)較大的差異。

在樓梯設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)力需集中在轉(zhuǎn)角的位置，承重構(gòu)件的強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)和施工的要求，以此有效減少構(gòu)件的自重，同時(shí)還要確保設(shè)計(jì)時(shí)剛心和重心在同一位置，進(jìn)而有效防止房屋建設(shè)的過程中出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的問題。電梯房當(dāng)中孔洞的數(shù)量較多，其需要埋設(shè)大量的構(gòu)件，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)計(jì)算電梯房強(qiáng)度，保證電梯房設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性。

除此之外，在建筑工程排水的過程中需要使用較多的大型排水設(shè)備，又因?yàn)槠浜奢d較大，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)將水泵設(shè)置在地下空間。再者給排水工程中存在著大量的管道，且其管徑差異也較為明顯。故此在設(shè)計(jì)中，要最大限度防止管道穿過梁柱結(jié)構(gòu)。若出現(xiàn)管道貫穿梁柱結(jié)構(gòu)的問題，則需及時(shí)采取科學(xué)有效的加固措施，讓管道布置和管道體系之間保持協(xié)調(diào)穩(wěn)定的關(guān)系。

5 結(jié)語

當(dāng)前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量日漸受到人們的關(guān)注，這主要是由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響著建筑整體的質(zhì)量與性能，進(jìn)而關(guān)系著建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式存在著十分明顯的不足，無法順應(yīng)當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的基本要求。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我們必須采取多種有效的措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性及合理性，并以此推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)向著全新的方向邁進(jìn)。

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