結(jié)構設計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構設計中的應用

王貴勛

大連經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)規(guī)劃建筑設計院 遼寧大連 116100

在城鄉(xiāng)一體化建設不斷推進的背景下，城市房屋建筑市場逐漸飽和，導致社會對房屋建筑需求量發(fā)生明顯改變，使得建筑行業(yè)競爭局勢更加激烈，為了確保建筑企業(yè)在競爭中不斷生存和發(fā)展，革新和優(yōu)化施工技術成為企業(yè)有利競爭的手段之一，不僅促進了建筑項目整體結(jié)構的改進，而且提高了建筑生產(chǎn)效益，降低了成本?；诖?，本文結(jié)合自身工作實踐經(jīng)歷，以房屋建筑結(jié)構設計優(yōu)化為研究對象，分析常見的優(yōu)化技術方法，為建筑行業(yè)施工技術的發(fā)展提供參考。

1 房屋建筑結(jié)構設計中優(yōu)化技術概述

房屋建筑結(jié)構設計優(yōu)化主要指的是在充分滿足房屋建筑施工便利的基礎上，進一步有效結(jié)合審美學與藝術學的理論優(yōu)勢，切實有效地將房屋功能充分體現(xiàn)出來，從根本上有效實現(xiàn)節(jié)約成本的效果。在房屋建筑結(jié)構優(yōu)化設計過程中所涉及的設計方法，要從根本上有效打破傳統(tǒng)意義上的約束和束縛，盡可能在最大程度上制定出更科學合理的結(jié)構優(yōu)化方案，使整體房屋設計效果得到充分的體現(xiàn)。在整體房屋建筑結(jié)構設計過程中，結(jié)構優(yōu)化貫穿始終，在具體的操作過程中要著重把握房屋建筑結(jié)構優(yōu)化的核心內(nèi)容：

（1）把房屋建筑結(jié)構作為基礎，針對房屋設計進行整體優(yōu)化，從宏觀層面出發(fā)，針對整體內(nèi)容進行切實有效的把握，實現(xiàn)不斷創(chuàng)新和改進。

（2）從微觀層面針對房屋建筑各個細節(jié)進行深入細致地探究和分析，特別是對整體建筑的細部構造、主體結(jié)構、屋頂結(jié)構、圍護結(jié)構、地基等相關情況進行全面分析與深化，從而對其進行切實有效的優(yōu)化和改善[1]。

2 結(jié)構設計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構設計中的應用

2.1 房屋建筑上部結(jié)構優(yōu)化

隨著城市現(xiàn)代化建設進程的不斷加快，城市可供建設用地的面積越來越少，導致城市高層建筑物越來越多。建筑物層數(shù)越多，對地基承載力要求越高，可能有誘發(fā)的地基不均勻沉降問題更加突出[3]。因此對房屋建筑上部結(jié)構的優(yōu)化顯得尤為重要。在房屋建筑上部結(jié)構的優(yōu)化過程中常表現(xiàn)為剪力墻的優(yōu)化過程，應注意以下幾個方面內(nèi)容：①在優(yōu)化過程中要確保剪力墻質(zhì)量的均勻程度，若優(yōu)化不合理導致剪力墻質(zhì)量不均勻，就會使得剪力墻不同位置的受力狀況存在明顯差異，在施工過程中可能導致局部剪力墻受力過大而破裂；②確保樓層平面剛度中心和結(jié)構重心重合，若二者重合，則導致受力重心發(fā)生偏移，進而使得承重墻的受力不平衡，不僅容易造成不均勻沉降等問題，還容易造成承重墻局部受力過大引起承重墻局部破裂等現(xiàn)象；③盡可能地消減外載荷的扭轉(zhuǎn)作用，在房屋建筑上部結(jié)構中不可避免的存在外載荷的影響，若外載荷量過大，則產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用更加強烈，容易影響或改變整體受力狀況。因此，在優(yōu)化過程中應結(jié)合房屋建筑結(jié)構特征，選用大開間剪力墻，盡可能的增加墻肢數(shù)量，在確保建筑樓層平面剛度滿足設計要求的基礎上，盡可能地減少混凝土使用量[2]。

2.2 結(jié)構參數(shù)的優(yōu)化

參數(shù)的合理選用對降低工程成本也有著很重要的影響。作為一名結(jié)構設計工程師，能夠正確理解規(guī)范中各個參數(shù)的真正含義和適用范圍并合理取值，做到熟練掌握結(jié)構概念并應用，這是一種基本能力與專業(yè)素養(yǎng)，平時工作中應該重視這種能力的培養(yǎng)。比如有些地產(chǎn)公司為了降低含鋼量，不管是什么情況都要求梁計算時按T形梁考慮，這種要求是否合理？要確定這個問題的答案，我們需要追根溯源，先從規(guī)范著手，《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（2015年版）中對T形梁計算有明確的條文，也就是說理論是可行的。接下來我們要分析實際工程能否滿足T形梁的設計假定？由于地上住宅多處梁兩側(cè)有高差、降板，很難滿足T形梁的計算假定，進而影響計算的準確性，無高差或高差處較少的純地下室部分，則滿足T形梁的計算假定，個別高差處再局部配筋復合，這種情況下，可以選用混凝土矩形梁轉(zhuǎn)T形梁，對降低結(jié)構成本起到一定的作用。理解了結(jié)構概念及原理，即便有優(yōu)化單位參與優(yōu)化，也可以有理有據(jù)，不被動。

2.3 建筑結(jié)構整體與局部的優(yōu)化設計

建筑工程整體結(jié)構設計和局部結(jié)構設計要同步推進，進行共同的優(yōu)化設計，這樣才能使整體房屋建筑的安全性、合理性得到顯著提升，確保整體建筑平面和建筑結(jié)構能夠?qū)崿F(xiàn)有效協(xié)調(diào)、優(yōu)化設計，使整體效益能夠得到顯著提升。在這個過程中，要貫徹落實簡潔性原則，從根本上有效規(guī)避墻柱錯位現(xiàn)象。在優(yōu)化技術應用時，要科學合理地優(yōu)化好箍筋與框架梁之間的距離，充分實現(xiàn)整體設計優(yōu)化效果。在具體的設計環(huán)節(jié)，當梁柱為非加密時，可以不考慮彎矩與剪力對結(jié)構設計的影響。在進行房屋結(jié)構上部優(yōu)化時，針對剪力墻的設置進行合理優(yōu)化，充分確保剪力墻的質(zhì)量更均勻。在同一樓層內(nèi)的幾何中心與剛度中心要確保重合，以此在更大程度上提升整體結(jié)構的抗風力和抗震力。整體結(jié)構優(yōu)化的過程中要選擇更科學合理的施工結(jié)構設計方案，使整體結(jié)構得到不斷的優(yōu)化。建筑局部結(jié)構優(yōu)化時，要從細節(jié)著手，針對各個細節(jié)的部分進行全面深入的考察和探究，充分把握相關方面的銜接性和融合性，針對各個局部情況進行切實有效的連接和融合，使其實現(xiàn)整體協(xié)調(diào)的效果。同時，在更大程度上有效優(yōu)化整體房屋建筑結(jié)構，使整體建筑結(jié)構的整體和局部能夠得到有效協(xié)調(diào)，呈現(xiàn)出更顯著的設計成效[3]。

3 結(jié)語

綜上所述，在社會經(jīng)濟人突飛猛進的大環(huán)境下，建筑結(jié)構設計優(yōu)化是必然趨勢。在保證建筑主體結(jié)構安全可靠的前提下，采用合理的房屋建筑結(jié)構優(yōu)化不僅可以控制成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效率，建筑物的美觀度及使用性在設計優(yōu)化中有了提升。合理的建筑結(jié)構設計優(yōu)化，還可以促進行業(yè)整體高質(zhì)量發(fā)展。房屋建筑結(jié)構設計中優(yōu)化技術是提高或改善建筑結(jié)構的重要措施之一，也是建筑企業(yè)賴以生存的主要技術手段。在確保建筑物安全的基礎上，通過建筑結(jié)構優(yōu)化處理盡可能地降低建筑成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。