房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

周圓

摘要：房屋結(jié)構(gòu)是決定房屋建設(shè)質(zhì)量、房屋工程性能的基礎(chǔ)性參數(shù)，對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作展開全面優(yōu)化是設(shè)計工作的基本要求，同時也是工程領(lǐng)域的重要工作。采用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法針對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行演算、重構(gòu)和優(yōu)化，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用的主要方面，應(yīng)該重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的使用，建立建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的體系，構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，全面提升房屋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與性能，做到對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的有效加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計優(yōu)化；優(yōu)化方法

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的重要性和必要性

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平和審美有了很大程度的提高，對美的追求也體現(xiàn)在了住房上。而傳統(tǒng)的房屋建筑在注重質(zhì)量安全的同時，沒能有效控制工程造價，在建筑外觀和布局上也不盡完美，不能滿足消費者對住房多方面的需求，因此在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計尤為重要、也十分必要。應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計方法，能夠在保障工程質(zhì)量和使用壽命的基礎(chǔ)上，節(jié)約成本、降低商品價格，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)，使房屋具有較高的藝術(shù)性，提高房屋建筑的綜合效益。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用所面臨的幾個問題

2.1 前期參與

前期方案的確定將直接影響到整體建筑的總投資。前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計不參與是現(xiàn)在所面臨的一個普遍問題，建筑設(shè)計師在建筑設(shè)計時對于建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性沒有太多的考慮，但建筑設(shè)計結(jié)果會直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計，有些方案有可能造成建筑總投資增加和結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度提升。假如我們在方案的初期，就選擇合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，那么我們就可以根據(jù)不同的建筑類型，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和合理的設(shè)計方案，打下一個良好的基礎(chǔ)。

2.2 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

概念設(shè)計運用于沒有具體化數(shù)值的情況下，需要設(shè)計人員在設(shè)計過程中靈活運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，從而達(dá)到最好的效果。在細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，注意各細(xì)節(jié)部分的設(shè)計。

3 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

3.1 結(jié)構(gòu)平面圖

在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖時，是否要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模呢？當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為6度區(qū)時，根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范，是可以不用進(jìn)行截面抗震驗算的，但必須符合有關(guān)的抗震措施要求因此對于砌體結(jié)構(gòu)來說可以不用在軟件中建模，直接設(shè)計即可，但設(shè)計中需要注意受壓和局部受壓的問題當(dāng)然，如果時間允許的情況下還是輸入建模較好，有一個便利就是可以利用軟件來進(jìn)行荷載導(dǎo)算何樂而不為呢？需要注意的是，當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為7度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。

3.2 選擇節(jié)能指標(biāo)較高的結(jié)構(gòu)設(shè)計類型

將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要是為了在降低工程造價的基礎(chǔ)上，提升房屋建成后的整體效益。因此，需要選擇節(jié)能指標(biāo)較高的結(jié)構(gòu)設(shè)計類型。常規(guī)設(shè)計中主要有三種房屋結(jié)構(gòu)形式，分別為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)及框架與剪力墻融合的結(jié)構(gòu)模型。第一種結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性能較高，且并不需要較多材料的選用，第二中結(jié)構(gòu)設(shè)計由于其柱截面較大會影響房屋內(nèi)部家具的布置，而第三種結(jié)構(gòu)綜合適應(yīng)能力較強(qiáng)，抗震效果好，且抗測力效果較為明顯。三種結(jié)構(gòu)類型均有其自身存在的優(yōu)缺點，在選擇最優(yōu)設(shè)計方案時同時需要從房屋實際需求出發(fā)，將造價與后期效益均納入考慮的范疇，據(jù)實際情況選擇最佳設(shè)計方案。

3.3 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中樁基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計分析

從樁型的角度而言灌注樁以及預(yù)制樁是樁基礎(chǔ)主要包括的兩類。因為成樁的整個過程中較難把握灌注樁的質(zhì)量，同時其施工的周期同預(yù)制樁相較而言更長，所以滿足基礎(chǔ)總重、上部承載以及沉降控制基礎(chǔ)上應(yīng)將預(yù)制樁盡量使用。且因為通常的情況下基礎(chǔ)深度不斷增加的同時，相關(guān)地基土對于樁端阻力與樁身側(cè)摩阻力亦出現(xiàn)不斷增大的現(xiàn)象，所以選樁時應(yīng)盡可能的選取長度較大的那些；從樁位的角度而言，要想減少鋼筋用量與基礎(chǔ)底板的厚度應(yīng)將軸線樁盡量采用，亦在剪力墻下盡量的對其進(jìn)行布置。

3.4 優(yōu)化排水結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

房屋建筑排水系統(tǒng)包含的機(jī)械設(shè)備非常多，且要求機(jī)械擁有較強(qiáng)的荷載能力，一般于地下室內(nèi)設(shè)置，且預(yù)留深度、預(yù)留尺寸要符合設(shè)計要求，還需加固鉆孔部位。施工人員要采取措施降低管線貫穿梁、柱的發(fā)生風(fēng)險，若在建設(shè)過程中，出現(xiàn)了上述貫穿的情況，則要加固墻體。就結(jié)構(gòu)整體而言，需確保管道網(wǎng)與結(jié)構(gòu)設(shè)置的協(xié)調(diào)性。

3.5 優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)計

電氣管線主要安裝于樓板、墻體或者金屬管體外部，安裝難度較大，若管線需從梁體穿過，則需選取梁體部位，留取孔洞，確保墻體寬度、梁體寬度保持一致。在房屋建筑中，電梯包含的建筑構(gòu)件非常多，建筑方案的設(shè)計人員要對電梯部分單獨給予設(shè)計，提高設(shè)計的安全性、科學(xué)性，提高施工質(zhì)量。

3.6 建筑承重墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

房屋建筑的承重墻也是需要重點設(shè)計的一個環(huán)節(jié)。在理論上來講，承重墻數(shù)量越多、規(guī)模越大，則建筑的穩(wěn)定性和質(zhì)量就越好。但是在實踐當(dāng)中過多的承重墻并不符合現(xiàn)代化建筑大方且美觀的設(shè)計理念。所以，針對承重墻的設(shè)計，需要在保障了建筑的安全性基礎(chǔ)之上，盡可能的減少其規(guī)模，而對于不可取代的承重墻，需要盡量的提升墻體的抗剪強(qiáng)度，針對承重墻設(shè)計材料的選擇也應(yīng)當(dāng)選擇強(qiáng)度等級高、穩(wěn)定性好的材料，來進(jìn)一步的提升承重墻的抗震性以及抗壓性，維持建筑的穩(wěn)定和耐久。

3.7 房屋建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計優(yōu)化

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，不但要關(guān)注整體設(shè)計，也應(yīng)該對各個細(xì)部結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計給予重視，比如進(jìn)行現(xiàn)澆板的設(shè)計時，為了達(dá)到去除拐角裂縫與結(jié)構(gòu)受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對于建筑結(jié)構(gòu)底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大，如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當(dāng)減少鋼筋配置，從而更加便于施工和達(dá)到控制工程造價的目的。在有關(guān)設(shè)計技術(shù)優(yōu)化方面，也可以增加對現(xiàn)代化高科技的利用。如今計算機(jī)仿真優(yōu)化設(shè)計形式已經(jīng)在建筑工程設(shè)計行業(yè)得到了廣泛的運用，基于計算機(jī)軟件對設(shè)計思路進(jìn)行模型化的分析，更加直觀而準(zhǔn)確。因此人工設(shè)計配合計算機(jī)的運用進(jìn)行房屋建筑工程的設(shè)計優(yōu)化應(yīng)該得到更加有力的推廣。

4 結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要對建筑物基本功能的健全性、建筑物的可靠性、安全性和美觀性進(jìn)行綜合的考慮，這就需要使用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，優(yōu)化房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到設(shè)計的根本目的。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用，具有實際意義。

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（作者單位：沈陽市飛翔裝飾有限公司）