探討房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性及優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

鄭利君

武漢人和環(huán)藝建筑設(shè)計院有限公司 湖北武漢 430300

經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，使人們對于房屋建筑工程的要求越來越高，為滿足人們對居住環(huán)境的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求，國家對房屋建筑行業(yè)的監(jiān)督、管理工作力度也在不斷加強。而房屋建筑結(jié)構(gòu)作為確保建筑使用壽命、功能性、美觀性的重要基礎(chǔ)，也開始受到越來越多的關(guān)注。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概述

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化指的是通過優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來提高工程質(zhì)量。通常來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化包含著繁雜的內(nèi)容，具體包含房屋總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及房屋分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化這兩大部分。進一步細(xì)化建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以將其分為以下部分：一是優(yōu)化房屋基本結(jié)構(gòu)；二是優(yōu)化房屋的頂部結(jié)構(gòu)；三是對房屋結(jié)構(gòu)的維護，重點優(yōu)化總體結(jié)構(gòu)以及細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu).

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重要性

對于高層建筑項目，建筑物的安全性和穩(wěn)定性是設(shè)計者必須考慮的兩個關(guān)鍵點。同時，為了滿足建筑功能和建筑美學(xué)的需要，設(shè)計師還需要優(yōu)化和創(chuàng)新傳統(tǒng)的設(shè)計理念和設(shè)計方法。通過整合當(dāng)前先進技術(shù)和設(shè)計理念，設(shè)計方法的優(yōu)化和創(chuàng)新需要以確保項目的質(zhì)量和安全為基礎(chǔ)。新材料的應(yīng)用和設(shè)計優(yōu)化的新工藝實現(xiàn)了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化水平的目標(biāo)。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的原則

首先，遵循工程設(shè)計與價值來優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)，對建筑材料的性能應(yīng)該合理的利用起來，建筑構(gòu)件與部分地設(shè)計之間要加強協(xié)調(diào)，確保統(tǒng)一性。要求房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計既要符合安全準(zhǔn)則，更要符合傳統(tǒng)設(shè)計方案，有一定的審美性，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量得以提高，將其建筑功能最大程度的發(fā)揮出來，達到最低的工程造價。其次，工程實際情況是結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展的基礎(chǔ)和保障。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)針對的主要內(nèi)容為：屋蓋結(jié)構(gòu)、建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、維護結(jié)構(gòu)等，施工時必須要遵循工程實際情況，將工程進度與發(fā)展作為其重點，對工程造價合理控制，只有這樣才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化滿足人們需求，并與設(shè)計理念相符，使建筑結(jié)構(gòu)美觀、實用，還能在一定程度上改善人居環(huán)境[1]。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化

現(xiàn)代建筑的功能和造型具有一定的復(fù)雜性。結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化主要是指在滿足建筑功能及造型的要求，滿足規(guī)范要求的前提下，通過合理的結(jié)構(gòu)布置來合理地節(jié)約工程造價。結(jié)構(gòu)體系對造價的影響很大，應(yīng)加強重視。應(yīng)根據(jù)建筑功能合理選擇結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)選擇比較規(guī)則的平面和立面方案，盡量避免或少出現(xiàn)平面及立面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置。

4.2 設(shè)計模型的優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步需要建立合理的結(jié)構(gòu)模型，后續(xù)設(shè)計工作圍繞相應(yīng)的模型體系來開展，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化第一步就是結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化。模型優(yōu)化在造型復(fù)雜的建筑上的體現(xiàn)尤為明顯，如何將復(fù)雜的造型簡化提煉，并最終在結(jié)構(gòu)分析軟件中體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

4.3 計算參數(shù)的正確選取

結(jié)構(gòu)模型中給出的計算機計算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計。為分析判斷計算結(jié)果是否合理，除了合理的結(jié)構(gòu)方案、正確的計算假定外，正確填寫抗震設(shè)防烈度、場地類別，合理選取計算程序中的各項參數(shù)十分重要。計算參數(shù)的選取除滿足國家規(guī)范外，還需特別注意地方規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定[2]。

4.4 基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)是整個建筑的根本，基礎(chǔ)需要承載所有上部建筑結(jié)構(gòu)，并將相應(yīng)的重量、受力分置于周邊土地當(dāng)中。一般情況下，房屋建筑會采用樁基礎(chǔ)的基礎(chǔ)形式進行，較為常見的是灌注樁、預(yù)制樁2種。樁基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化是指保證工程質(zhì)量的前提下，盡可能降低工程造價，包含材料用量、施工速度等。第一步應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載結(jié)合地質(zhì)條件，選取最合適的樁型。樁型確定后，應(yīng)提高單樁承載力，如提高端部承載力、擴大樁身尺寸、提高樁周土體承載力等。布樁階段應(yīng)盡量利用樁身材料強度，使樁基礎(chǔ)均勻受力，各樁受力接近樁基承載力[3]。

4.5 地下室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

地下室結(jié)構(gòu)占結(jié)構(gòu)總成本的比重很大，做好地下室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計對控制這個項目的結(jié)構(gòu)成本至關(guān)重要。地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化需注意以下幾點：（1）控制層高，滿足建筑使用要求的前提下，盡量減小地下室層高。不僅可以減少混凝土及鋼筋用量，還能減少施工土方開挖量，降低維護費用。地下水豐富的地區(qū)，水浮力是基礎(chǔ)設(shè)計不可忽視的重要因素，水浮力起控制作用時，減小地下室層高能減少抗拔樁數(shù)量，降低底板配筋。（2）地下室結(jié)構(gòu)土壓力、水浮力較大，側(cè)墻及底板抵抗外力所需配筋用量也很大，設(shè)計人員在進行設(shè)計時應(yīng)詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)。滿足規(guī)范計算的條件下，做到分段配筋，受力較小部位配置較小的通長鋼筋，受力較大的部位做到局部附加。

4.6 建筑、室內(nèi)、結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)保證房屋建筑及室內(nèi)的美觀性、合理性。結(jié)構(gòu)柱及剪力墻要與建筑平面功能保持一致，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，盡量減小結(jié)構(gòu)柱及剪力墻的截面尺寸。結(jié)構(gòu)梁的布置應(yīng)盡量和建筑墻體同寬，結(jié)構(gòu)梁比建筑墻寬時，應(yīng)將結(jié)構(gòu)梁向次要空間偏心，如廚房、衛(wèi)生間等。商品住宅對建筑1層大廳的美觀要求越來越嚴(yán)，受到建筑企業(yè)的重視，在大堂頂位置，應(yīng)避免布置梁，無法避免時盡量將梁上反或減小梁的高度。

5 結(jié)語

優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能提高施工質(zhì)量，還能降低施工企業(yè)的成本支出，獲取更大的經(jīng)濟效益，也確保人們的生命、財產(chǎn)安全。目前，我國還有很多房屋建筑施工企業(yè)沒有掌握充足的優(yōu)化技術(shù)。目前，我國對優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用還處在一個探索階段，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計者們要加強工程實踐，降低工程成本，使優(yōu)化技術(shù)能真正發(fā)揮作用。