房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

關(guān)妍佳

摘要：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是房屋建筑工程的基礎(chǔ)，對(duì)于建筑工程造價(jià)、建筑工程質(zhì)量、建筑工程施工十分關(guān)鍵。當(dāng)前房屋建筑行業(yè)面臨著各種競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照經(jīng)濟(jì)、適用、合理的原則設(shè)計(jì)房屋建筑，既能夠控制工程造價(jià)，又能夠提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)優(yōu)化

1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的必要性

1.1 滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展要求

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，越來(lái)越多人開(kāi)始注重精神需求，而為滿(mǎn)足人們對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)高層次的需求以及社會(huì)發(fā)展需求，建筑行業(yè)也紛紛探索轉(zhuǎn)型升級(jí)之路，以尋求行業(yè)可持續(xù)、健康的發(fā)展。將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念融入房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅能夠進(jìn)一步提升建筑工程質(zhì)量，而且能夠在確保建筑工程“安全使用”這一條件下，滿(mǎn)足人們對(duì)空間劃分和使用的需求，符合我國(guó)社會(huì)綜合發(fā)展需求。

1.2滿(mǎn)足不同審美需求

在具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，業(yè)主審美需求是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的著重點(diǎn)，脫離了業(yè)主審美的意識(shí)和需求，再科學(xué)、精致的設(shè)計(jì)方案也無(wú)法達(dá)到它的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，在實(shí)際的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為保證業(yè)主和建筑行業(yè)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，必須立足人們個(gè)性化的審美需求，并將業(yè)主所關(guān)注的審美潮流作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)思路，方能夠達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的隨意性

雖然每個(gè)建筑集群之間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)互為補(bǔ)充相互關(guān)聯(lián)，但是大量的建筑施工實(shí)踐中，很多設(shè)計(jì)師雖然以建筑結(jié)構(gòu)周?chē)闹匾獏⒄瘴锖徒ㄖ旧淼男枨鬄樵O(shè)計(jì)依據(jù)，但卻難免忽略了實(shí)地考察及建筑周邊環(huán)境等問(wèn)題，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工程施工中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占據(jù)重要地位，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙出現(xiàn)的微小問(wèn)題卻常常被設(shè)計(jì)師所忽略。房屋建筑集群的設(shè)計(jì)圖紙非常復(fù)雜，其中所涉及內(nèi)容幾乎涵蓋了建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面，某一個(gè)管道設(shè)計(jì)的不合理或結(jié)構(gòu)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系不當(dāng)，就可能會(huì)在未來(lái)的建筑施工中以擴(kuò)大數(shù)倍的形式呈現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，考慮建筑結(jié)構(gòu)的防震性、抗裂等級(jí)等是尤為重要的，但是目前有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并未詳細(xì)規(guī)定房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)明相關(guān)信息，建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)容與設(shè)計(jì)圖紙之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也并不完善。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合乎有關(guān)規(guī)定

目前由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，與房地產(chǎn)相關(guān)的建筑施工常常會(huì)存在惡意搶占市場(chǎng)份額、為追求利潤(rùn)空間而犧牲質(zhì)量的情況。建筑工程的質(zhì)量和安全隱患導(dǎo)致危房的出現(xiàn)，而建筑結(jié)構(gòu)材料不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化要求也是常見(jiàn)的問(wèn)題。此外，如果忽視基礎(chǔ)等隱含結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，極有可能造成房屋出現(xiàn)嚴(yán)重地基不穩(wěn)等安全隱患，類(lèi)似的安全事故將直接威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn)坍塌、危樓等情況，不僅降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，還會(huì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)隊(duì)伍的發(fā)展和品牌建設(shè)產(chǎn)生重大影響。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用

3.1 整體優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表現(xiàn)出明顯的層次性和復(fù)雜性。首先，從層次性上來(lái)看，其主要涉及到建筑設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系和安裝設(shè)計(jì)體系等，且上述每個(gè)體系之下還包括諸多小的分支體系。設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程的具體情況以及各個(gè)分支的特點(diǎn)加以?xún)?yōu)化，循序漸進(jìn)地解決各環(huán)節(jié)遇到的困難，進(jìn)而確保整個(gè)工程的順利完工。其次，站在復(fù)雜性的層面來(lái)看，其主要涉及到建筑原材料的選擇、零部件的選擇以及結(jié)構(gòu)類(lèi)型的確定等內(nèi)容。所以，不管是哪種類(lèi)型的房屋建筑，都可從整體和局部出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的最大化提升。

3.2 基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與建筑整體功能的正常發(fā)揮及其穩(wěn)定性有著十分密切的聯(lián)系，所以，在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員必須注重對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，盡量實(shí)現(xiàn)對(duì)地基地質(zhì)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)工作的全方位把控，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)處理好建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與施工成本、施工技術(shù)等的關(guān)系，找準(zhǔn)三者之間的平衡點(diǎn)。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告對(duì)基礎(chǔ)形式進(jìn)行合理選擇，若施工現(xiàn)場(chǎng)的地基承載力較好，則最好選擇淺基礎(chǔ)形式;若施工現(xiàn)場(chǎng)的地基承載力較差或者土質(zhì)狀況不佳，首先應(yīng)考慮地基處理方案是否具備可行性，若可行則選用地基處理方案，若不可行則需采用樁基礎(chǔ)。灌注樁和預(yù)制樁是兩類(lèi)比較常見(jiàn)的樁基礎(chǔ)形式，其中，灌注樁的施工過(guò)程比較復(fù)雜，整個(gè)施工工期也比較長(zhǎng)，且很難對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制。因此，在沉降滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可采用預(yù)制樁施工法，利用深層樁基增大土壤對(duì)樁身的摩擦力，并盡可能選用長(zhǎng)度較長(zhǎng)的預(yù)制樁。

3.3 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)上部的優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中剛度，強(qiáng)度與抗震性地都是要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，剪力墻結(jié)構(gòu)在這方面發(fā)揮了比較重要的作用，并且實(shí)現(xiàn)了廣泛地應(yīng)用。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中要利用好剪力墻結(jié)構(gòu)，減少事故發(fā)生的可能性，尤其是在自然災(zāi)害方面所取得的作用更加地明顯，極大地穩(wěn)定了人心，給人們提供了安全的居住環(huán)境。此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法當(dāng)中如何對(duì)剪力墻進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的一部分，要保證剪力墻的重量可以均勻地分布，并且所有樓層的結(jié)構(gòu)重點(diǎn)以及平面的剛度等都要保持一致性。而且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要對(duì)剪力墻的程中如何，剪力墻的水平方向等問(wèn)題進(jìn)行重視，對(duì)平衡與縱向之間的角度平衡性問(wèn)題進(jìn)行考慮，但如果在施工過(guò)程中出現(xiàn)了比較特殊的情況，導(dǎo)致剪力墻的承受能力降低，致使剪力墻的延展性不夠，根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)地計(jì)算，更好地滿(mǎn)足工程項(xiàng)目的實(shí)際需求，盡最大可能地降低自然環(huán)境對(duì)于房屋建筑的不良影響。

3.4優(yōu)化含鋼量的內(nèi)容

減少用鋼量的基本方法。合理的結(jié)構(gòu)布置、正確的荷載取值與適當(dāng)?shù)挠?jì)算參數(shù)選擇，是減少用鋼量的前提。在建筑方案設(shè)計(jì)的階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)及時(shí)參與，對(duì)于建筑形體及其構(gòu)件布置規(guī)則性的要求，通過(guò)與相關(guān)專(zhuān)業(yè)的溝通，對(duì)建筑的平、立面布局以及承重構(gòu)件的布置提出合理化建議，盡量避免或減少諸如凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)、豎向不規(guī)則等造成用鋼量大幅上升的先天性缺陷。在結(jié)構(gòu)建模的階段，應(yīng)嚴(yán)格按照建筑功能，確定各處恒、活荷載的取值，不應(yīng)隨意放大（亦不可在無(wú)明確依據(jù)支持的情況下擅自折減），在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，忠實(shí)于實(shí)際工況選擇正確的折減系數(shù)。在結(jié)構(gòu)模型調(diào)試的階段，對(duì)周期折減系數(shù)、梁彎矩放大系數(shù)、梁剛度放大系數(shù)、地震信息的相關(guān)參數(shù)等予以適當(dāng)選擇、正確定義，可以合理控制結(jié)構(gòu)剛度、避免因過(guò)度吸收地震力而造成的配筋增大。對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，剪力墻的布置往往對(duì)工程造價(jià)有著較大的影響。應(yīng)盡量保證剪力墻落地，避免框支。均勻合理地布置墻體，使墻體鋼筋計(jì)算結(jié)果盡可能地趨近構(gòu)造配筋，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們不斷努力的方向。剪力墻的布置并不是越多越好，如果一味地提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，反而會(huì)吸引更大的地震作用力，且增加不必要的造價(jià)。在建筑物平面的中心區(qū)域往往存在較多的豎向交通井，如樓梯間、電梯井、設(shè)備管道井等，由于其位于平面內(nèi)部，此處布置的墻體對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度幫助并不大，故一般不宜在井道周?chē)贾幂^多的剪力墻。相較于內(nèi)部的墻體，外圍墻體對(duì)提高結(jié)構(gòu)整體剛度的效果更好，尤其是山墻部位的墻體。均勻、分散地把較多的剪力墻布置在結(jié)構(gòu)平面的外圍，適當(dāng)減少中間部位的剪力墻，可以更有效地發(fā)揮墻體的強(qiáng)度、提高結(jié)構(gòu)抗扭性能，達(dá)到其利用率的最優(yōu)化。剪力墻的分布鋼筋大多是依構(gòu)造要求配置，其數(shù)量難以進(jìn)一步降低，應(yīng)從邊緣構(gòu)件著手，減少其數(shù)量及配筋。如能盡可能多布置較為長(zhǎng)肢的墻體，暗柱等邊緣構(gòu)件的數(shù)量及其縱向配筋率均可進(jìn)一步降低。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，才能完善整個(gè)工程施工和使用的各項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)人員依托于團(tuán)隊(duì)的力量，對(duì)整個(gè)施工工程進(jìn)行預(yù)演，為滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑對(duì)于安全性、適用性和可持續(xù)耐久性的要求，設(shè)計(jì)人員可反復(fù)模擬建筑設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的高質(zhì)量。為確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能適應(yīng)現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷提升個(gè)人素養(yǎng)，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝更為先進(jìn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)建筑項(xiàng)目特殊的地質(zhì)情況，并配合勘察人員不斷復(fù)核，確保在所選位置能設(shè)計(jì)出符合業(yè)主要求的房屋建筑。

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