房屋建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法及應用探析

魯陽

合肥工業(yè)大學設計院（集團）有限公司 安徽 合肥 230001

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟效益之間的關系

設計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設計和優(yōu)化時，首先要平衡好建筑結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟效益的關系，這是結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術應用的基礎。

對于房屋建筑而言，其造價與結(jié)構(gòu)設計有很大的關系。結(jié)構(gòu)設計是否合理和優(yōu)化將直接決定實際造價。因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計之前，必須分析建筑層數(shù)與用地面積、建筑造型與經(jīng)濟性、建筑結(jié)構(gòu)與設備的關系，為后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計做好前提。

1.1 建筑樓層與用地面積的關系

在實際工程中，隨著建筑物層數(shù)的不斷增加，高度也會相應增加，相鄰建筑物之間的距離也需要增加，從而增加用地面積，即建筑物層數(shù)與用地面積之間存在一定的關系。因此，設計單位在實際工程結(jié)構(gòu)設計過程中，需要盡量減少用地面積，增加建設項目的層數(shù)，以降低建設成本，這也是住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的重點。

1.2 建筑形態(tài)與經(jīng)濟的關系

如果兩個房屋建筑項目的建筑面積相同，一個項目的平面形狀為圓形或相對較多，前期墻體所消耗的面積相對較小，造價相對較低。通過相關專家的研究發(fā)現(xiàn)，建筑構(gòu)件的平面形狀為方形或圓形，可以具有良好的力學性能，并在很大程度上減少相關輔助材料和設備的使用。因此，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計過程中，設計單位應考慮并合理選擇建筑物的平面形狀，以降低建筑結(jié)構(gòu)設計成本，提高經(jīng)濟效益。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)與設備的關系

隨著現(xiàn)代住宅建筑工程高度的增加，給排水管道和電氣設備的材料需求也在增加，住宅建筑工程的設計成本也將隨之增加。因此，設計單位在進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，可以對這方面給予合理的考慮和具體的應用。設計單位在進行建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化時，需要綜合分析建筑結(jié)構(gòu)與建筑設備的關系，根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)的特點和工程實際情況，選擇設計優(yōu)化方法。在保證建設工程質(zhì)量的前提下，選擇一些性價比高的建筑結(jié)構(gòu)類型，合理配置相關的建筑設備和材料，從而降低建筑結(jié)構(gòu)設計和施工成本，最終提高資金的利用率[1]。

2 當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)狀

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設計圖紙不夠詳細

建筑工程施工中最基本的要素之一就是圖紙，它也是建筑工程中必不可少的關鍵要素。整個施工過程相關工作的開展需要以圖紙為基本參考。只有設計出科學完善的建筑結(jié)構(gòu)圖，才能為施工提供方便，避免后期不必要的變更。但目前一些施工企業(yè)提供的建筑結(jié)構(gòu)設計圖紙并不完善，圖紙中的細節(jié)不夠詳細。另外，有些圖紙不夠?qū)I(yè)，而且沒有嚴格按照相關標準繪制標識也不是很清楚，這種不規(guī)范的設計圖紙對施工造成很大的不利影響，甚至使現(xiàn)場施工陷入混亂狀態(tài)，最終導致施工安全事故。

2.2 基礎選型不科學

對于房屋建筑來說，使用功能的重要性毋庸置疑，但安全性也非常重要。建筑物的安全水平主要取決于建筑結(jié)構(gòu)設計的合理性。建筑結(jié)構(gòu)選型是否科學，所用材料是否符合規(guī)范要求，承載力是否達標，抗震等級是否合理等，將直接影響建筑工程的整體安全水平。從目前的情況來看，中國建筑業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)不合理的建筑結(jié)構(gòu)選擇問題，如建筑承載力低、建筑基礎差，容易導致后期建筑不均勻沉降，最終導致各種安全隱患。

3 如何在建筑結(jié)構(gòu)設計中運用優(yōu)化方法

3.1 將重要結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與保存放在首要地位

建筑結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)往往是承重等安全問題的關鍵，它是承重結(jié)構(gòu)中最重要的部分，關系到建筑的質(zhì)量和安全水平。因此，有必要從整體布局結(jié)構(gòu)上對框架的布局進行分析，以確保重要的框架結(jié)構(gòu)不會因?qū)徝佬枰鵂奚踩浴Ｍ瑫r，在設計中要平衡整個建筑結(jié)構(gòu)體系，不能盲目追求結(jié)構(gòu)的剛度和強度，從而更好地保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。同時，由于建筑結(jié)構(gòu)是整個建筑的基礎，需要在設計中進行全面的風險評估和預算，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)在施工和后續(xù)使用過程中可能遇到的各種風險和潛在的安全隱患，并及時采取預防措施。

3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)的合理設計

在建筑結(jié)構(gòu)設計中，高層建筑結(jié)構(gòu)的框架設計難度較大，安全性要求也較高。通常需要更大的抗震能力來穩(wěn)定整個結(jié)構(gòu)。目前高層建筑結(jié)構(gòu)框架設計主要采用混凝土作為建筑材料，在具體的設計和施工中，要注意混凝土的強度不能超過C40，嚴格控制混凝土的強度拌制和使用，為了提高建筑結(jié)構(gòu)在高層建筑的設計和施工中，采用抗彎、抗壓、抗震的能力。在高層建筑框架結(jié)構(gòu)基礎部分的詳細設計中，應考慮寬基礎寬度、不均勻地基、軟地基等。因此，如果基礎柱埋深大于3m，建筑設計人員應考慮地下室的施工，以提高地基承載力，以滿足設計的安全要求。同時，基于風險防范，地下室板不能延期。根據(jù)實際情況，采用微膨脹混凝土澆筑，以提高高層建筑框架結(jié)構(gòu)基礎的堅固性，從而保持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.3 規(guī)范抗震設計

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的最重要目標是提高結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，減少地震等自然災害對人力和財力的負面影響。因此，在完善建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案時，應充分規(guī)劃結(jié)構(gòu)的抗震設計，并注意截面高度的確定和調(diào)整。同時，要對不同主軸方向和水平方向的承重柱進行抗震分析計算，充分考慮框架在整個建筑結(jié)構(gòu)橫向和縱向的穩(wěn)定性，從而避免在實際設計和施工過程中出現(xiàn)配筋不足的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

通過建筑主體結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化、整體和局部的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、上部結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)的完善設計、抗震結(jié)構(gòu)的改良、排水管道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)的設計等措施則使房屋建筑結(jié)構(gòu)得以更科學的優(yōu)化，提升房屋建筑的舒適性，并且對建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化已成為建筑結(jié)構(gòu)設計中的重要發(fā)展趨勢，相關研究人員需要對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法進行研究，提出建設性的意見與建議，讓房屋建筑結(jié)構(gòu)設計更具創(chuàng)新性，順應市場發(fā)展，滿足各方面的需求。