淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

蔡宇

摘要：在提升建筑質(zhì)量的同時也要從房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段進行造價的控制，這樣建筑企業(yè)就能夠從多個角度提高自身的競爭力，在這種經(jīng)濟發(fā)展新形勢下，對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化是我國建筑企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種有效方式之一。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化

一、在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化的主要目的就在于在保證房屋內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化協(xié)調(diào)的同時，還能夠保證房屋工程結(jié)構(gòu)的“安全性、經(jīng)濟性、適用性和美觀性”，能夠在一定程度上降低工程造價。房屋工程的施工質(zhì)量直接關(guān)系到了我國人民的生命財產(chǎn)安全，因此，對房屋結(jié)構(gòu)要更加重視，并根據(jù)工程的實際情況進行優(yōu)化，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)也在不斷進步。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概述

由于建筑工程所涉及到的內(nèi)容非常豐富，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化所包含的內(nèi)容頁比較豐富，從總體上來看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作包括對房屋總體結(jié)構(gòu)和分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個大的內(nèi)容，其中，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建主結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要包括以下幾個方面的具體內(nèi)容，第一，房屋基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化內(nèi)容。第二，房屋頂部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。第三，房屋的維護結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)、細節(jié)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒適性要求為基礎(chǔ)，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的造價進行控制，也就是要對“房屋的造價進行最優(yōu)化設(shè)計”。

之所以對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化是因為優(yōu)化設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對有限的空間和資源進行充分利用，提高各種設(shè)備和材料的使用效率，盡量使優(yōu)化結(jié)構(gòu)下所建筑的房屋能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟、美觀。相關(guān)研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計相比能夠節(jié)省5%～33%的工程造價，因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要積極應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，以推動建筑工程企業(yè)的常遠發(fā)展，實現(xiàn)資源的充分利用。

三、常用的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)

常用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)有很多種，不同的優(yōu)化技術(shù)產(chǎn)生的實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果也是不同的，而由于各種優(yōu)化技術(shù)都具有自身的特征，對建筑工程的要求也不同，因此，在與房屋建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合時就需要對房屋建筑工程的實際狀況進行分析，而基本優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用分為以下兩種。

（一）概念設(shè)計在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

概念設(shè)計技術(shù)指的是“設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計的一般規(guī)律和實踐經(jīng)驗，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的多種方案進行分析并優(yōu)化選擇方案的過程”。概念設(shè)計技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)中主要應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)布置、房屋結(jié)構(gòu)的細節(jié)處理、荷載量的確定、參數(shù)選擇等部分的設(shè)計中，在進行概念設(shè)計過程中設(shè)計人員要對房屋施工方案進行綜合分析，從中選擇出最佳的施工方案。

（二）概念設(shè)計在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

概念設(shè)計在房屋的建筑設(shè)計中進行應(yīng)用主要目的在于提高房屋的抗震能力，應(yīng)用在房屋的抗震性設(shè)計當(dāng)中，如果房屋抗震性能差，在發(fā)生地震時則會造成重大的損失，因此，房屋建筑設(shè)計中的抗震優(yōu)化設(shè)計就顯得尤為重要。然而發(fā)生地震的隨意性是非常大的，不同地區(qū)的地震等級、破壞能力等都是不同的，這就給房屋建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計提出了更高的要求，相關(guān)數(shù)據(jù)的計算難度也非常大。概念設(shè)計是“綜合考慮決定抗震性能的各種因素和造價因素，選擇抗震性和經(jīng)濟性最強的方案?！币虼?，在房屋建筑設(shè)計中的概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用能夠大大提高房屋建筑的抗震能力。概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中所應(yīng)用的主要思想是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，其實這種思想也是多途徑設(shè)防的思想，多途徑設(shè)防思想是指“在發(fā)生大地震時，先破壞房屋次要的結(jié)構(gòu)，消耗地震能量，盡量保證房屋的主體結(jié)構(gòu)不遭到破壞?！?/p>

四、.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略是需要從不同的角度和方向來進行的，比如可以從節(jié)能環(huán)保角度進行優(yōu)化設(shè)計、從信息化自動化角度進行優(yōu)化設(shè)計等等，具體而言房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略大致有以下幾點。

（一）優(yōu)化選擇房屋建筑結(jié)構(gòu)類型

不同的形式的房屋建筑結(jié)構(gòu)類型是會產(chǎn)生不同的造價管理模式的，而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的結(jié)構(gòu)類型有如下幾種，第一，剪力墻結(jié)構(gòu)類型。該類型主要應(yīng)用于高層房屋建筑中，所依托的基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，該種優(yōu)化結(jié)構(gòu)類型同“短肢剪力墻”結(jié)構(gòu)類型相比就有抗震性能強、鋼筋材料使用數(shù)量較少等特征。第二，框架結(jié)構(gòu)類型。這種類型主要優(yōu)點在于開間大、靈活布局、造價較低等優(yōu)點，但是該結(jié)構(gòu)類型也具有一定的缺點，柱的截面面積比較大，抗震能力相對較薄弱。第三，“框架―剪力墻”結(jié)構(gòu)類型。這種類型的結(jié)構(gòu)是對剪力墻和框架兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合，其能夠綜合以上兩種結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)布置比較合理，實際應(yīng)用能力也比較強，該結(jié)構(gòu)的最突出特點就是抗側(cè)力能力比較強。

（二）積極應(yīng)用信息優(yōu)化技術(shù)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的變量比較多，房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化造成了一定的障礙，因此考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)中存在的各種復(fù)雜因素，在優(yōu)化設(shè)計中就應(yīng)該積極應(yīng)用先進的信息技術(shù)，比如應(yīng)用一些參數(shù)定義軟件，這樣就能夠有效的減少房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中設(shè)計者的工作量，提高工作質(zhì)量和工作效率。目前比較好用的軟件系統(tǒng)為“TBCAD系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能夠通過對結(jié)構(gòu)方案進行指導(dǎo)性的設(shè)計來實現(xiàn)“方案的人力、物力和財力資源等趨于最優(yōu)狀態(tài)?！痹撓到y(tǒng)的信息優(yōu)化過程可以分為兩個階段：第一階段是對材料使用量進行優(yōu)化配置，也就是說要使用最少數(shù)量的材料，實現(xiàn)最好的結(jié)構(gòu)性能，在該階段中需要把混凝土用量設(shè)置為目標(biāo)函數(shù)，而“結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面大小”需要設(shè)置為變量。第二階段是優(yōu)化所設(shè)計結(jié)構(gòu)中的各種構(gòu)件強度，就是指對構(gòu)件中鋼用量與斷面大小進行調(diào)整，實現(xiàn)質(zhì)量和造價的完美結(jié)合。

（三）節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化是需要以綠色建筑理念為基礎(chǔ)，并積極應(yīng)用設(shè)計學(xué)中的方法。首先，優(yōu)化布局和表面形狀。布局就是指建筑的主要朝向，受到我國氣候條件的影響，為了保證房屋的陽光照射量的通風(fēng)良好，房屋的朝向盡量要朝南。表面形狀的優(yōu)化就是要保證所設(shè)計的房屋建筑外表面積不要接受冷風(fēng)的直接朝向，這樣就能夠減少熱能的消耗，起到節(jié)能效果。其次，維護結(jié)構(gòu)設(shè)計。維護結(jié)構(gòu)主要指的就是門窗和屋頂，對于門窗而言，在房屋朝南的方向所設(shè)置的門窗要盡量要大和多，這樣能夠最大限度吸收陽光輻射，朝向北的就要減少門窗，防止熱量的流失，材料也要選擇保溫效果好的。屋頂?shù)脑O(shè)計可以采用架空的方式或者是鋪設(shè)循環(huán)水管，夏天降溫冬天保暖。

五、結(jié)語：

從以上的分析中我們看到了房屋建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化是需要綜合進行的，雖然本文簡單的提出了三點優(yōu)化策略，但是在實際應(yīng)用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的優(yōu)化方式也是不同的，還需要設(shè)計人員在優(yōu)化設(shè)計之前對房屋建筑工程實際狀況進行深入了解。

參考文獻：

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