建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法分析

曹靜 王天樂

摘要：通過對建筑的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，提升建筑質(zhì)量，并能減少低工程造價(jià)，隨著綠色施工理念逐漸深入人心，建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性更加凸顯?；诖?，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是為了滿足現(xiàn)階段建筑功能的需要，實(shí)現(xiàn)物盡其用。本文對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，進(jìn)行思考和探究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)優(yōu)化;思考;實(shí)踐

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是指對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。其流程是先進(jìn)行假設(shè)、再進(jìn)行分析，最后進(jìn)行考核和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的目的在于選擇一個(gè)更加適合的方案，而結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指對建筑結(jié)構(gòu)的綜合分析，該過程也可以分為四個(gè)階段，那就是：假定、分析、搜索、優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中搜索這一過程是要修改并且進(jìn)行優(yōu)化的，在進(jìn)行之前要對其進(jìn)行預(yù)測，判斷該方案是否能夠達(dá)到最優(yōu)，以求逐步達(dá)到預(yù)訂的最優(yōu)質(zhì)指標(biāo)。由于，在建筑產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)造價(jià)所占的比重比較大，通過對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，不僅能夠提高建筑的安全性，還能夠有效的降低工程造價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)了效益的最大化，給建筑帶來更好的利益[1]。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較來說，層數(shù)越多，建筑的總面積增大。單位建筑面積占用了土地的面積，這樣所使用的面積就會越來越小，這樣不僅僅能夠節(jié)約使用成本，還有助于建筑的安全。但是，建筑層數(shù)的增加，就導(dǎo)致建筑的高度、難度增加，樓與樓之間的距離也是需要增大的，這個(gè)時(shí)候所占用的土地面積的數(shù)量就會得到增加，隨之而來的就是土地面積和建筑層數(shù)的比例就不相同了。另外就是，房屋頂部的屋蓋部分，一棟樓只有一個(gè)屋蓋，屋蓋的數(shù)量并不會因?yàn)榻ㄔO(shè)的層數(shù)增加就隨之增加，并且其成本下降的也會十分的明顯。但是對于基層部分來說，雖然也是各層各用，但是層數(shù)會增加，基礎(chǔ)的荷載也會增加，面對這種情況就要加大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)就會逐漸下降，最終的結(jié)果就是屋蓋的效果不明顯了。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的要求

（一）建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性

現(xiàn)階段，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重不足，究其原因發(fā)現(xiàn)這是為了控制對建筑的投資資本，更是為了能夠較好的適應(yīng)當(dāng)前的市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性只要在安全感、功能性、環(huán)保性這幾個(gè)方面得以體現(xiàn)，同時(shí)也是在這幾個(gè)性能的基礎(chǔ)上來對成本進(jìn)行降低的。也就是說，對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行改變，不僅可以使建筑的成本得到節(jié)省還能夠使建筑得到各方提升。

（二）建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的環(huán)保性

在近些年來的發(fā)展中，我國的各行各業(yè)都在提倡環(huán)保、節(jié)能這些理念，同時(shí)，國家相關(guān)部門也根據(jù)各行業(yè)的特性，出臺了一些適合各行業(yè)的節(jié)能、環(huán)保相關(guān)的要求和一些規(guī)章制度。這對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來說，不僅可以通過建材的選擇來實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，還可以通過對建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局來對其進(jìn)行節(jié)能、環(huán)保的體現(xiàn)。如：可以對建筑的排水設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化、也可以在建筑內(nèi)使用節(jié)能門窗等來代替現(xiàn)階段普遍使用的玻璃等。除此之外，對于建筑施工過程中的廢棄物料、污水的處理也要合理、恰當(dāng)[2]。

（三）建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的功能性

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其本質(zhì)就是為了要給使用者提供一個(gè)健康、安全、優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)生存環(huán)境。另外，現(xiàn)階段隨著社會和科學(xué)的不斷進(jìn)步，使人們的思想發(fā)生了極大的轉(zhuǎn)變，在這種轉(zhuǎn)變的影響下，現(xiàn)階段人們會要求建筑設(shè)施要具備某些功能，也就是說人們對于建筑的功能的追求更加熱烈。基于此，對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，就需要充分的考慮到人們的這些需求，考慮到建筑設(shè)施的協(xié)調(diào)性、美觀性、舒適性、功能性、實(shí)用性等，只有全方位的去考慮了，才能夠使其建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化有所意義，這樣還有助于更好的滿足使用者對物質(zhì)環(huán)境以及自身的一些需要。

（四）建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的安全性

建筑被作為現(xiàn)代人類最為主要、基礎(chǔ)的生存場所，它的安全性問題十分重要。也就是說建筑與人們的生活是息息相關(guān)的，如：上學(xué)、上班、餐廳、住宅等，都是建筑。那么，建筑的安全性就被凸現(xiàn)出來，不僅如此，安全性在實(shí)施建設(shè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)也是十分重要的一個(gè)因素。如果，只是對建筑的外形、功能、高度進(jìn)行調(diào)整，那么這種形式的優(yōu)化毫無意義。筆者發(fā)現(xiàn)很多企業(yè)或者開發(fā)商，為了節(jié)約成本、控制經(jīng)濟(jì)，就對建筑的外在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。但是安全性是不能忽略的，如果忽略了安全性，那么在遇到火災(zāi)、輕微地震、臺風(fēng)等外界災(zāi)害時(shí)，是極其容易出現(xiàn)危險(xiǎn)的。另外筆者對建筑，尤其是居民建筑進(jìn)行過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)居民樓最容易出現(xiàn)事故，每次勘察過后的原因就在于建筑的安全性不高。也就是說一味地節(jié)省成本只會損失更大。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的體會分析

（一）始終樹立精品意識

就建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來說，這一過程是結(jié)構(gòu)工程師們搭造和設(shè)計(jì)精品的一核過程，也就是說結(jié)構(gòu)工程師不僅要有極其深厚的專業(yè)知識，還要有十分豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，另外，還需要有精品戰(zhàn)略和制造精品的意識。設(shè)計(jì)單位為了提高市場競爭能力，必須要對自身的管理業(yè)務(wù)進(jìn)行改變，筆者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展過程中，因某些設(shè)計(jì)人不注重技術(shù)水平，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)問題。筆者認(rèn)為，保障建筑合理、合適、安全才是最重要的因素。精品也是在這之上進(jìn)行的，質(zhì)量問題比較重要[3]。

（二）搞好結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)

建筑，特別是高層建筑對于抗震的概念設(shè)計(jì)都是非常重視的，豎向荷載與建筑物高度的一次方成正比，反之橫向荷載與建筑物高度的二次方成正比，基于此高層建筑的橫向荷載有著決定性的作用。也就是說高層建筑的橫向荷載可以有效的使墻的受力勻稱、對稱，實(shí)現(xiàn)雙向布置。從而減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響。建筑結(jié)構(gòu)受力均勻，是建筑的基本存在原則，受力均勻在小型建筑群中比較好實(shí)施，但是對于大型的、高層的建筑來說，受力不均勻極其容易發(fā)生倒塌、塌陷等問題。筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對建筑的四角進(jìn)行加固就可以有效的防止受力不均勻的現(xiàn)象出現(xiàn)。如果在建筑的優(yōu)化過程中進(jìn)行簡單的轉(zhuǎn)換和錯(cuò)位就可以使其得到好的支撐，效果也就十分好了。

（三）對規(guī)范進(jìn)行正確的使用

《規(guī)范》是在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行過程中，是必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)，是國家技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的實(shí)踐結(jié)果的總和，。也就是說要全面對規(guī)范的內(nèi)容，如：條例、定義、條件等進(jìn)行了解，了解是運(yùn)用規(guī)范的第一步，也是前提和保證。身為一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師更加需要對《規(guī)范》這一條例進(jìn)行了解和認(rèn)識，并且按照其中的條例進(jìn)行執(zhí)行。這樣可以有效的對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的方案的設(shè)計(jì)。

結(jié)束語：

總得來說，建筑對于人們來說是十分重要的，所以在對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)是十分重要的。如果沒有好的設(shè)計(jì)，那么這個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化就是失敗的，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不是單方面的翻新，而是為了更好的滿足人們的各種需求，是人們在入住的時(shí)候感到欣慰、感到舒適。建筑不僅僅是一棟房子，更是一個(gè)依靠?；诖私ㄖY(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就彰顯出來其重要性，通過設(shè)計(jì)可以把人們的愿望、需求都表達(dá)出來，這樣不僅僅是住戶的滿足也是結(jié)構(gòu)工程師的成功。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋潤忠.簡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)[J].科技資訊，2018，（5）.108.

[2]牛慧娟，馬小龍.淺議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)[J].內(nèi)江科技，2018，（2）.67.

[3]黃章平.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的相關(guān)思考[J].建材與裝飾，2019，（22）.106-107.

[5]何偉.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑安全性提升策略分析[J].低碳世界，2017，（31）.181-182.