房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及優(yōu)化技術(shù)

趙晉鵬 山西晉建房地產(chǎn)開發(fā)有限公司

1 前言

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑建設(shè)的核心內(nèi)容，對(duì)其加以優(yōu)化和調(diào)整，一方面可為企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，另一方面也能滿足人們的生活需求，提高生活質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員應(yīng)加大該方面的研究和分析力度，科學(xué)規(guī)劃房屋建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的優(yōu)化技術(shù)，以深化房屋的建設(shè)價(jià)值。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的概念

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是通過發(fā)揮建筑材料性能，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)緊密連接的一種有效方式，其能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提高房屋建筑質(zhì)量，保證房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化一方面可以解決施工中存在的病害問題，維護(hù)房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，另一方面也可做好內(nèi)部空間的優(yōu)化和調(diào)整，豐富房屋功能性，滿足人們的審美需求。再者，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化也在一定程度上滿足了經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)要求，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低資金成本支出，完善建筑結(jié)構(gòu)抵抗性能，減少不良因素的影響，加強(qiáng)房屋建筑美觀性、實(shí)用性和安全性，并在此基礎(chǔ)上促進(jìn)建筑企業(yè)的可持續(xù)前行。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

3.1 結(jié)構(gòu)與層數(shù)間的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系

不管房屋建筑規(guī)模如何變化，屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)只有一個(gè)，所以在層數(shù)增多的情況下，屋蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成本將會(huì)逐漸減少。而層數(shù)的增加，也使得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載壓力增加，為維持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障房屋建筑安全性，需要規(guī)劃設(shè)計(jì)的支撐結(jié)構(gòu)也會(huì)增多，設(shè)計(jì)成本相應(yīng)的有所增加。由此可知，屋蓋與層數(shù)間存在反比關(guān)系，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與層數(shù)間為正比關(guān)系。

3.2 占地面積與層數(shù)的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系

如果不考慮房屋建筑內(nèi)部光線質(zhì)量，占地面積與層數(shù)之間是存在反比關(guān)系的，也就是說層數(shù)的增加，占用面積比例將會(huì)縮小，相應(yīng)的成本也會(huì)得以更好的控制。但在實(shí)際作業(yè)中，不能忽視光線質(zhì)量的重要性，人們?cè)谔暨x房屋時(shí)，首先注意的就是室內(nèi)光線質(zhì)量，如果光線效果不佳，該建筑的銷售率會(huì)相應(yīng)的下降。所以在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，就有必要將朝向、間距等影響因素展開綜合考量，以提高房屋建筑的銷售率，加強(qiáng)實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，這就使得建筑層數(shù)與占地面積間生成正相關(guān)關(guān)系。層數(shù)越多，為維持內(nèi)部空間視覺效果，面積也會(huì)有所變化，成本支出也將隨之增加。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)備間的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要考慮給排水管道、電氣工程設(shè)備等內(nèi)容，這些設(shè)備的合理使用對(duì)于房屋建筑功能性的發(fā)揮有重要作用。房屋建筑層數(shù)的增加，相應(yīng)的設(shè)備數(shù)量也會(huì)增多，采購(gòu)和維護(hù)成本自然也會(huì)增加。

3.4 外觀與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，外觀設(shè)計(jì)應(yīng)從安全性和美觀性兩方面綜合考量，不滿足一方要求，都難以保證房屋建筑的銷售，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損耗。一般情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，外觀形態(tài)以圓形或方形為主，這樣的結(jié)構(gòu)形態(tài)便于進(jìn)行外觀裝飾，提升房屋建筑的美觀性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)房屋建筑的使用壽命。而將部分方形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成圓形，還可縮減墻體的裝飾面積，節(jié)省更多材料和成本，在保障外觀美觀性的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)約的目的。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用

4.1 整體與局部?jī)?yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中需要考慮的內(nèi)容較多，為增強(qiáng)優(yōu)化效果，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行綜合分析：

其一，考慮安裝、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)等子系統(tǒng)及相關(guān)聯(lián)體系間的關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計(jì)要完全依照這些結(jié)構(gòu)關(guān)系展開改進(jìn)和調(diào)整，以保證力學(xué)傳遞的合理性與可靠性，防止因重力或應(yīng)力的不均衡變化引起事故問題，降低工程損耗。

其二，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，材料配件的優(yōu)化也是需要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，這不僅是改進(jìn)房屋建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要手段。另外，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，還可通過立體模型的構(gòu)建完善整體結(jié)構(gòu)，改善設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，提高建筑質(zhì)量。而在模型構(gòu)建中，還需要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容有：一是設(shè)計(jì)變量的科學(xué)選擇。設(shè)計(jì)變量選擇的科學(xué)性會(huì)直接影響后期工作量，可有效降低工作壓力和難度，節(jié)省更多時(shí)間。二是目標(biāo)函數(shù)的確定。目標(biāo)函數(shù)的確定是從眾多滿足相關(guān)條件的參數(shù)中選擇最優(yōu)解。如果選擇過程中，已經(jīng)確定約束條件，如強(qiáng)度、尺寸或應(yīng)力指標(biāo)，要結(jié)合這些約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)加以分析，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果。

4.2 主體上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

主體上部結(jié)構(gòu)包括剪力墻、磚混結(jié)合、框架結(jié)構(gòu)這三部分，在對(duì)其實(shí)行優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要考慮的內(nèi)容有：首先，剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮平面形心和結(jié)構(gòu)重心，注重兩者重合性。這就要求設(shè)計(jì)人員選用科學(xué)的計(jì)算方法獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，滿足重合設(shè)計(jì)的要求。

圖1 磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

其次，在磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中（如圖1），應(yīng)將重點(diǎn)放在承重墻的規(guī)劃上，對(duì)其存在的大洞口實(shí)施科學(xué)處理，防止因洞口過多破壞承重墻性能，引起意外事故的產(chǎn)生。構(gòu)造柱與墻垛的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員對(duì)施工工藝及相關(guān)規(guī)范要求加以了解和掌握，注重設(shè)計(jì)的合理性，減少質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

圖2 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

最后，在框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中（如圖2），需考慮柱間距與柱網(wǎng)布置的合理性性與否，確保柱結(jié)構(gòu)剛度和承載能力，優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際框架對(duì)柱截面和架梁截面大小隨時(shí)優(yōu)化處理，確保柱和梁的中線高度重合。設(shè)計(jì)人員可以將框柱設(shè)計(jì)在樓梯間四角位置，使結(jié)構(gòu)抗倒塌能力增強(qiáng)。

4.3 細(xì)節(jié)優(yōu)化處理

在細(xì)節(jié)優(yōu)化處理上，需要對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)實(shí)施嚴(yán)謹(jǐn)核算，有效控制誤差值，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)性能，滿足細(xì)節(jié)優(yōu)化處理要求。做好細(xì)節(jié)優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)的深層次分析，從而避免開裂、斷裂等問題的產(chǎn)生，維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障房屋建筑的整體質(zhì)量和安全性。

4.4 結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性的優(yōu)化

協(xié)調(diào)性處理也是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中需要重點(diǎn)注意的內(nèi)容，協(xié)調(diào)處理不單單是對(duì)結(jié)構(gòu)間的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)連接效果，也是減少錯(cuò)位情況的發(fā)生，是對(duì)結(jié)構(gòu)件的力學(xué)特性加以調(diào)整，保持力傳導(dǎo)的均衡性，以提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固效果。同時(shí)協(xié)調(diào)處理還可解決建筑與平面間的不良關(guān)系，降低兩者間的突兀性，做好結(jié)構(gòu)的合理保護(hù)。尤其是在墻、柱等支撐結(jié)構(gòu)上，需在維護(hù)建筑平面功能的同時(shí)，對(duì)其實(shí)施協(xié)調(diào)處理，全面發(fā)揮結(jié)構(gòu)的性能。

4.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案確定

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案編制應(yīng)做到全面性、綜合性，注重方案可行性、合理性，同時(shí)做好方案的審核與下發(fā)，保證優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容的有效落實(shí)。在房屋建筑工程建設(shè)中，對(duì)人力、物力、財(cái)力的需求量較高，如果不加以控制，就容易造成資源、資金的過度損耗。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，做到了對(duì)人、物的優(yōu)化和調(diào)整，在完成工程建設(shè)指標(biāo)的同時(shí)，降低不必要的浪費(fèi)和損耗，維護(hù)了工程的最終效益。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，一方面要對(duì)經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性展開綜合考量，找到兩者間的平衡性，采取有效措施手段解決兩者存在的矛盾和弊端，保障后續(xù)建設(shè)工作的順利落實(shí)。另一方面則需考慮技術(shù)本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并根據(jù)房屋建筑要求，科學(xué)選材，優(yōu)化技術(shù)性能，以強(qiáng)化房屋建筑設(shè)計(jì)效果，深化總體價(jià)值。

5 結(jié)束語

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，明確結(jié)構(gòu)間的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系，并根據(jù)這層關(guān)系科學(xué)開展優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，可有效維護(hù)房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，控制不良因素帶來的影響，為人們生活提供科學(xué)保障。再者，優(yōu)化設(shè)計(jì)也能夠?qū)崿F(xiàn)房屋建筑建設(shè)成本的管理和控制，在改善房屋建筑功能性的基礎(chǔ)上，降低資金成本損耗，增大建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在為人們營(yíng)造良好生活空間的同時(shí)，推動(dòng)現(xiàn)代化城市的穩(wěn)定發(fā)展。