建筑結(jié)構設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構設計中的應用

張旭

【摘要】在我國進入21世紀迅猛發(fā)展的新時期，隨著人們生活水平、經(jīng)濟條件的不斷提升，人們對建筑結(jié)構及住房條件的要求也從傳統(tǒng)注重實用性上升至對建筑物穩(wěn)定性、安全性、美觀度等方面的要求。而通過優(yōu)化房屋建筑結(jié)構的設計，能夠顯著提升房屋建筑設計的質(zhì)量和水準，進而滿足人們對房屋建筑外觀和功能等方面的需求，減少建筑建造的成本，提升建筑企業(yè)、業(yè)主的經(jīng)濟效益。

【關鍵詞】建筑結(jié)構設計;優(yōu)化方法;房屋結(jié)構設計【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

當前階段，我國在擴大城市化建設以及現(xiàn)代化規(guī)模的基礎上，在建筑行業(yè)方面的投資達到了非常高的水平，并以此得到了更好的發(fā)展。具體到建筑行業(yè)而言，房屋建設工程涉及到許多專業(yè)領域，其中，建筑結(jié)構的設計能夠?qū)ㄖ镎w使用安全性和人口容納量起到非常明顯的作用，為節(jié)省國土資源的使用面積，應在設計階段將建筑結(jié)構、建設方法、使用功能方面進行全面分析。

1、建筑結(jié)構設計應堅持的原則

（1）層次性，建筑結(jié)構設計要堅持層次性原則，這表現(xiàn)在建筑結(jié)構的整體性上面，設計人員在設計和構思建筑結(jié)構的時候需要理清不同類型和程度的工作，并且合理地規(guī)劃好建筑的框架，設計人員還要對細節(jié)加一把握，從而更好地保障工程建設效果，也可以反映整個建筑的結(jié)構特點。除此之外，建筑業(yè)要突出層次性原則，設計人員要努力改善建筑結(jié)構的性能，從而實現(xiàn)建筑結(jié)構的實用價值，充分使用建筑結(jié)構的空間，要抓住客戶的多種審美需要，從而提高客戶的舒適感。所以層次性原則能夠立足于建筑設計功能，而設計人員要發(fā)揮好設計能力，從而做出相應的調(diào)配和控制工作，體現(xiàn)建筑結(jié)構的設計特色。（2）美觀性，建筑行業(yè)在設計和建設的時候不僅要關注建筑物的層次感和體驗，還要關注建筑物的美觀程度。一般來說，比較成功的建筑物都能夠帶給客戶視覺的美感，并且具備較強的個性和特點。因此，美觀性原則需要引起每一位建筑設計人員的注意，設計人員要從美學這一角度進行設計，從而更好地呈現(xiàn)建筑結(jié)構的美感。美觀性原則作為建筑結(jié)構設計中的重要原則，它不僅依托于建筑設計合理性原則，還充分表現(xiàn)出建筑物的藝術特色。美觀的建筑結(jié)構能夠更好地帶給用戶舒適的體驗，對于一個城市的文明也有重要意義。

2、建筑結(jié)構設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構設計中的應用

2.1從整體上優(yōu)化方案設計

推動建筑結(jié)構設計工作的整體水平和質(zhì)量，需要有關單位對建筑方案展開科學的優(yōu)化設計。具體來講，可以從以下幾方面著手。第一，要科學分析統(tǒng)籌各項因素，全方位定位，要建立在整體的視角上，科學統(tǒng)籌各項資源和各類技術，確保建筑結(jié)構設計優(yōu)化的方法能夠符合規(guī)范標準要求。第二，要做好原材料質(zhì)量控制。要確保各個部件、各個材料質(zhì)量合格，確保各個部件的功能符合標準要求，能夠正常、充分發(fā)揮。第三，要充分的分析和考量外部因素。有關單位要做好對建筑結(jié)構設計外部影響因素的有效控制，做好對人力、物力等方面消極因素的有效控制，嚴格排查出影響建筑結(jié)構設計的風險和隱患問題。第四，要進一步簡化內(nèi)部結(jié)構。由于房屋建筑內(nèi)部結(jié)構很繁雜，在開展設計工作時很容易出現(xiàn)計算誤差的問題，造成房屋建筑建設成本增加，不利于開展成本控制工作。為此，有關單位需要合理控制影響因素，簡化房屋建筑結(jié)構設計方案。簡化建筑結(jié)構內(nèi)容，需要按照建筑設計規(guī)范標準實施。以房屋抗震設計工作為例，設計人員要首先明確結(jié)構框架設計標準，按照力學原理，進一步提升結(jié)構的平衡性和穩(wěn)定性，要有效簡化抗震設計的相關因素，減輕建筑物的抗震負載力，從整體上促進結(jié)構抗震性能的提升，并制定符合抗震設計要求的質(zhì)量標準，在保證建筑結(jié)構承載力的同時，簡化建筑結(jié)構。

2.2地基的優(yōu)化設計

地基是房屋建筑最基礎也是必不可缺的組成部分，因此，在房屋結(jié)構設計過程中，必須考量地基設計的優(yōu)化，科學勘測施工現(xiàn)場地質(zhì)及其承載能力，進而保證整個施工質(zhì)量;此外，設計人員還應科學分析影響地基結(jié)構設計的因素，并根據(jù)分析結(jié)構，將可能遇到的風險點、安全隱患等全部納入到優(yōu)化方法中，比如在施工現(xiàn)場安裝防護性裝備、強化施工環(huán)境和地基之間的關聯(lián)性等。

2.3疏散通道的設計

通常來看，安全疏散通道由于其特殊性質(zhì)，其通道為單向。其中，疏散通道要保證能夠正常穿過人流量密度大的活動區(qū)域。疏散通道的出口要明確指出，針對這方面的設計原則，相關人員要做到兩個關鍵點，第一是安全，第二是快速。對于疏散通道的特殊性質(zhì)來看，該通道不涉及電梯裝置的設計，必須按照固有的通道進行疏散設計。基于此，在對該通道的設計過程中，應盡量避免路徑上出現(xiàn)折返情況，否則無法順利脫離火災危險區(qū)域，無法保障人們在火災中的逃生安全性。在安全出口的設置方面，主要位于建筑內(nèi)部的各類防火區(qū)域，只要能夠順利通往室外，那么該出口則可判定為安全出口。在一般安全出口的設置數(shù)量方面，出口在防火分區(qū)中存在的實際數(shù)目應控制在最少兩個以上，這樣能對疏散群眾并使其快速通往室外提供一定的安全保障。

2.4優(yōu)化高層建筑結(jié)構抗風性能

高層建筑的結(jié)構設計工作要重點考慮風荷載要素，這對于整個高層建筑結(jié)構的安全有著特殊意義，因此設計人員要充分考慮高層建筑結(jié)構的抗風性能。具體而言，建筑工程企業(yè)要改善高層建筑結(jié)構的抗風能力，務必深入到施工建設現(xiàn)場，認真分析和研究高層建筑物的受力點大小和特點，然后有目的地開展抗風設計工作，保證高層建筑施工工作的有效開展。另外，設計人員還要認真地選擇施工地點，并且計算出建筑物的相關數(shù)值，然后結(jié)合實際情況來變換混凝土的配置，全面地把握各種因素，然后設計出最好的施工方案，還要結(jié)合抗震標準來完善鋼筋的整體結(jié)構，進一步強化高層建筑結(jié)構的抗風和抗震性能。

2.5優(yōu)化排水系統(tǒng)設計

設計人員在進行排水系統(tǒng)設計時，應當以強度、荷載力為依據(jù)，科學、有序的配置機械設備。特別要對地下室結(jié)構進行優(yōu)化設計，要科學計算管道預留尺寸和深度，做好對建筑樓板鉆孔位置的管理，做好加固。設計人員還要提升對水平方向管線的關注度，盡可能的避免貫穿梁體的情況。如果一定要穿過承重墻，有關人員需要按照規(guī)范要求，細致、科學的進行加固處理，切實提升排水管網(wǎng)設計的科學性。

2.6建筑結(jié)構構成的優(yōu)化

建筑結(jié)構構成的優(yōu)化是對房屋結(jié)構具體細節(jié)的優(yōu)化，在局部數(shù)據(jù)基本合理的背景下，建筑剛重比、周期和陣形等均是重點考量的問題。通過優(yōu)化結(jié)構構成，能夠確保結(jié)構剛度更為合理，進而最大限度避免因剛度過大而影響到房屋建筑的安全性，而且還能夠有效節(jié)約材料用量，確保房屋建筑的經(jīng)濟和社會效益。

2.7消防通道的設計

在對建筑內(nèi)部的消防通道進行設計過程中，相關人員首先應對建筑整體結(jié)構進行全面分析，并充分結(jié)合建筑中各部分的使用功能以及人們在該建筑中的主要聚集區(qū)域，此過程可充分借助BIM技術，科學設置消防裝置，以便在發(fā)生火災時能夠第一時間控制火情，并爭取更多的救援時間。在消防系統(tǒng)的具體設計中，應著重對火情報警裝置進行安裝，在建筑內(nèi)的各個區(qū)域合理設置消火栓、滅火器等裝置。其中，消火栓的位置應離防火區(qū)域較近，促使火情能夠更快的被扼制。若按照防火的安全作為分界線，應沿著該區(qū)域預留最少六個消火栓的位置。

2.8提升設計人員的素質(zhì)

高層建筑結(jié)構的設計工作中設計人員的素質(zhì)很重要，它與建筑結(jié)構的整體排布有關，因此設計人員要具備較強的專業(yè)能力與綜合素質(zhì)，逐漸提升自己的能力水平。其中，設計人員還要在設計的時候做好實地勘察工作，確保項目工程設計的合理有效性，要達到相關要求。建筑企業(yè)要做好工作人員的在職培訓工作，并且為工作人員的成長提供相應的平臺和機會。另外，建筑企業(yè)可以同一些高校達成合作，在一定時間內(nèi)培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才，從而更好地組建高效的設計團隊。還要改善企業(yè)的人才管理方式，提高設計人員的綜合素養(yǎng)與業(yè)務能力。

2.9做好建筑結(jié)構電氣系統(tǒng)的設計

設計人員需要高度重視電氣系統(tǒng)設計和電氣安裝的相關問題。設計人員要以導向的方式為基本方式，做好電氣系統(tǒng)在樓板、墻體等位置的安裝。要按照規(guī)范標準進行設備安裝，確保電氣安裝的科學性。在施工建設的過程中，可能會出現(xiàn)電氣穿過梁體的情況，為此，有關人員應當預留好孔洞，將梁體和墻體的寬度設置為一致，避免出現(xiàn)管線暴露在墻體之外的問題。由于房屋建筑中電梯部位有很多的建筑構件，設計人員需要根據(jù)實際情況，科學計算電梯部分的相關內(nèi)容，保證電氣系統(tǒng)設計的科學性，一切為房屋建筑施工服務。

結(jié)語：

在房屋結(jié)構設計中融入新的設計理念、思路來優(yōu)化建筑結(jié)構設計方案，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構空間布局、建筑工程質(zhì)量的最優(yōu)化，而且還能夠確保建筑結(jié)構滿足房屋施工的受力特性、實際客觀條件等，最終使房屋建筑結(jié)構更加美觀、合理。此外，優(yōu)化后建筑結(jié)構設計方法，兼顧了業(yè)主對房屋的審美價值和實用價值，能夠最終推動我國建筑行業(yè)的升級，提升其市場競爭力。

參考文獻：

[1]楊悅.結(jié)構設計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構設計中的應用[J].綠色環(huán)保建材，2020，（05）：92-93.

[2]張瑞.房屋建筑結(jié)構優(yōu)化設計研究[J].工程建設與設計，2020，（06）：5-6.

[3]張凱月.建筑結(jié)構優(yōu)化設計方法在房屋結(jié)構設計中的應用[J].工程建設與設計，2020，（16）：37-38.

[4]趙鑫.高層建筑混凝土結(jié)構優(yōu)化設計分析研究[J].工程建設與設計，2020，（05）：18-19+43.

[5]丁路通.武漢某250m超高層建筑混凝土結(jié)構和混合結(jié)構設計方案及造價對比[J].工程建設與設計.2021，（03）：12-14.