建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

曹云

南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210000

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)展開優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)不斷提高相關(guān)設(shè)計(jì)人員的工作積極性，使建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量得到保障，進(jìn)而提高現(xiàn)代居民使用住宅的幸福感與舒適感，達(dá)成房屋交易雙方的共贏。房屋設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)前具備的資源進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的制定，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化細(xì)節(jié)，從而達(dá)到降低成本、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的效果，推動(dòng)建設(shè)方的良好發(fā)展。本文就將針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行探討，并秉持以事實(shí)至上的基礎(chǔ)，提出行之有效的改進(jìn)手段，以期解決在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能遇到的問(wèn)題，進(jìn)而提高而今的建筑質(zhì)量，為百姓的住宅體驗(yàn)優(yōu)化做出貢獻(xiàn)。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面可以降低建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面的資金消耗問(wèn)題，另外一方面還可以有效地整合建筑結(jié)構(gòu)單元，并延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。既能夠增加建筑物的安全性能，又能夠提升建筑物的使用性能。

除此之外，設(shè)計(jì)師還能夠針對(duì)原有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與改善，并且在這一過(guò)程當(dāng)中及時(shí)地發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)方案中的一些不足之處，從而在最大程度上保障建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，為居民提供一個(gè)更加便捷且舒適的居住環(huán)境[1]。

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法還有利于工程造價(jià)的控制。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員應(yīng)該及時(shí)地轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，并且通過(guò)借助先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，同時(shí)在這一過(guò)程當(dāng)中盡可能地采用一些高效環(huán)保的建筑材料，盡可能地節(jié)省和降低人力資源的費(fèi)用支出。在此基礎(chǔ)之上有效地整合各類資源，做好工程造價(jià)的控制和管理工作。

最后，還能夠滿足的不同審美需求。在實(shí)際的房屋建造過(guò)程當(dāng)中，房屋的業(yè)主通常在追求房屋質(zhì)量、功能以及實(shí)用性的同時(shí)，也注重整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)的美觀度。這就要求設(shè)計(jì)師在對(duì)方安顧問(wèn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合房屋業(yè)主的審美和需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。脫離房屋業(yè)主需求和審美的設(shè)計(jì)方案在突出也無(wú)法達(dá)到預(yù)期的社會(huì)效益。

為此，在房屋建造過(guò)程中，要求設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念符合房屋業(yè)主的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，其必須立足房屋業(yè)主的審美需求，將業(yè)主的審美和需求貫穿整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中。如在2008年奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)當(dāng)中，水立方和鳥巢不僅滿足了賽事的需求，同時(shí)也結(jié)合中國(guó)文化，融入了中國(guó)元素，提高了其藝術(shù)價(jià)值，在彰顯建筑結(jié)構(gòu)實(shí)用性的同時(shí)，也注重突出建筑結(jié)構(gòu)的美觀性和藝術(shù)性。

2 開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略的基本原則

在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法時(shí)，既要充分的考慮到建筑后期的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題合理的分配建筑資源，進(jìn)而降低各類成本的投入，有效地提升建筑資源的實(shí)際利用率。另外一方面，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案必須要符合企業(yè)的發(fā)展需求和消費(fèi)者的消費(fèi)需求，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)功能，進(jìn)而為消費(fèi)者提供便捷舒適的居住環(huán)境。因此，相關(guān)工作人員在開展建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須要把環(huán)保、安全工作放在首要位置，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合全新的建筑設(shè)計(jì)理念，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新與優(yōu)化，改進(jìn)設(shè)計(jì)思路和方法，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠在最大程度上發(fā)揮出自身應(yīng)有的作用。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

3.1 優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)圖紙

建筑設(shè)計(jì)施工圖紙直接為施工作業(yè)人員呈現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)師的真正意圖，并且也是施工作業(yè)人員展開工程施工的基礎(chǔ)前提，指導(dǎo)施工作業(yè)人員應(yīng)怎樣進(jìn)行施工。由此可見，施工設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確度極為重要。如果設(shè)計(jì)圖紙之中存有任何問(wèn)題，那么在實(shí)際施工過(guò)程中，這一問(wèn)題則會(huì)被放大，而且問(wèn)題對(duì)工程施工也會(huì)帶來(lái)比較嚴(yán)重的干擾，可能會(huì)在一定程度上直接影響到工程施工的有序展開，甚至還會(huì)對(duì)有關(guān)人員的人身安全帶來(lái)極大威脅，造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失[2]。因此，設(shè)計(jì)工作人員在展開工作過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)科學(xué)規(guī)范展開房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不能為了一味縮減工作量，把施工設(shè)計(jì)圖紙之中的關(guān)鍵信息標(biāo)注或是設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一定簡(jiǎn)化。若是如此，則會(huì)導(dǎo)致施工作業(yè)人員在實(shí)際施工過(guò)程中，無(wú)法充分理解設(shè)計(jì)圖紙的意圖，從而嚴(yán)重影響到工程施工進(jìn)度或者是引起工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)事故。除此之外，對(duì)于一些細(xì)致或是繁瑣的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)細(xì)心認(rèn)真的展開，并確保施工設(shè)計(jì)圖紙的科學(xué)性、合理性，待圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完畢后，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)圖紙內(nèi)容展開全面檢查，確保設(shè)計(jì)圖紙中并無(wú)任何問(wèn)題。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全耐久性

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段中，建筑結(jié)構(gòu)的最核心問(wèn)題就是安全性以及其中的耐久性，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)以及施工完成之后，首先要保證其自身結(jié)構(gòu)的受力性能合理，對(duì)于其自身的荷載要有足夠的承受能力，無(wú)論是臨時(shí)荷載，還是永久荷載，都要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行考慮。在設(shè)計(jì)階段滿足結(jié)構(gòu)的安全性是必然的條件之一。但是，很多情況下，設(shè)計(jì)階段對(duì)其耐久性的設(shè)計(jì)，就優(yōu)化的比較簡(jiǎn)單薄弱，建筑完成之后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，如果達(dá)不到所設(shè)計(jì)的耐久度，就出現(xiàn)老化現(xiàn)象，同樣會(huì)出現(xiàn)極大的危險(xiǎn)，一些重要的構(gòu)架出現(xiàn)受力性能下降，不再能夠滿足其預(yù)先設(shè)計(jì)好的受力能力，就可能導(dǎo)致傾斜、塌陷等重大事故誘因。在設(shè)計(jì)階段要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合性的分析和優(yōu)化，以達(dá)到滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的耐久性要求，如正常設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，一旦在海邊展開工程施工，就需要考慮海水對(duì)其造成的不利影響，對(duì)于其結(jié)構(gòu)的材料要提高一定的抵抗海水侵蝕能力，才能保障建筑能夠長(zhǎng)久的使用下去。同時(shí)，對(duì)于抗震方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)核心內(nèi)容，一旦發(fā)生地震，結(jié)構(gòu)的受力性能直接決定著房屋建筑是否會(huì)出現(xiàn)倒塌，建筑結(jié)構(gòu)在自身抗震等級(jí)范圍內(nèi)，一定要滿足大震不倒、小震可修的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，要充分考慮地震的破壞效果，針對(duì)性的進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋼加強(qiáng)，一般不要采用短柱進(jìn)行設(shè)計(jì)，且對(duì)周邊柱進(jìn)行一定的加強(qiáng)，并且在梁柱核心區(qū)的設(shè)計(jì)，一定要充分達(dá)到抗震要求的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在加強(qiáng)的環(huán)節(jié)中，要考慮施工可能性，不能造成結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜導(dǎo)致施工難以實(shí)現(xiàn)，出現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)到的現(xiàn)象，降低了結(jié)構(gòu)的理想設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)不斷向設(shè)計(jì)人員強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，即對(duì)國(guó)家推出的相關(guān)規(guī)定、法律及條例進(jìn)行系統(tǒng)完整的了解，從而保障后續(xù)的設(shè)計(jì)方案能夠不違反官方的規(guī)則，在根本層面保障其可行性。同時(shí)，面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中較為不合理的規(guī)定，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)有一定的判斷力，需在設(shè)計(jì)過(guò)程中有所選擇，進(jìn)而保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。之后，在設(shè)計(jì)的具體過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，并結(jié)合設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，保障其合理性。在這一過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員會(huì)在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中得到能力的提升，達(dá)到自身的進(jìn)步。而相關(guān)單位也需要在多個(gè)方案中選取最優(yōu)秀的進(jìn)行審查，在改善其中存在的缺陷后進(jìn)行落實(shí)。首先，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到其與房屋建筑質(zhì)量的高相關(guān)性，提高對(duì)其的重視程度，并不斷驗(yàn)證其合理性，從而使設(shè)計(jì)過(guò)程更具備合理性，提高給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保障居住者的日常用水。設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)對(duì)給排水系統(tǒng)中使用的排水管道做好規(guī)劃，對(duì)于房屋中不同的區(qū)域，應(yīng)選取不同大小及規(guī)格的管道，使其能滿足因區(qū)域變化而特殊的給排水需求。在選擇好排水管道的位置之后，則需要進(jìn)行預(yù)埋件處理，且應(yīng)充分避免影響到墻后的安全措施，降低發(fā)生安全事故的可能性，保障居民的生命安全與身體健康；其次，在進(jìn)行建筑電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保障電氣系統(tǒng)的合理性、科學(xué)性與安全性，盡可能在設(shè)計(jì)階段排除可能發(fā)生的安全隱患。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)將管線的位置盡可能安置于建筑結(jié)構(gòu)中，而非暴露在外。若線路的位置不合理，極容易引發(fā)安全事故。在管道設(shè)計(jì)中，應(yīng)提前在墻體中預(yù)留管道所需的孔洞，從而減少建筑結(jié)構(gòu)對(duì)電力系統(tǒng)管線形成的外部壓力，保障管道的穩(wěn)定性。

3.4 優(yōu)化環(huán)保節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員需要順應(yīng)現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的要求，在綠色建筑設(shè)計(jì)的理念上，充分將環(huán)保節(jié)能納入設(shè)計(jì)范疇。首先，為了保證建筑的室內(nèi)采光良好，減少電能的使用，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合房屋建設(shè)所在的位置、氣候、城市規(guī)劃等，合理地選擇房屋的朝向，保證陽(yáng)光照射充分，室內(nèi)通風(fēng)良好。其次，為了保證房屋具有良好的保暖性能，應(yīng)當(dāng)避免和寒風(fēng)呈90°，在一定程度上減少室內(nèi)熱量的消耗，提高房屋在冬季的保暖效果，減少暖氣的使用。最后，作為房屋建筑維護(hù)的關(guān)鍵所在，屋頂、門窗設(shè)計(jì)是重中之重，在受陽(yáng)光直射的房間，應(yīng)盡量增加窗戶的面積和數(shù)量，保證建筑的陽(yáng)光照射充足，在不受陽(yáng)光照射的房間，應(yīng)盡量減少窗戶的面積和數(shù)量，避免屋內(nèi)熱量消耗過(guò)大，在設(shè)計(jì)房屋的頂層時(shí)，可以加裝可循環(huán)的水管，保證建筑內(nèi)部冬暖夏涼[5-6]。

3.5 加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的合理性

要遵循國(guó)家關(guān)于建筑的法律法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)要把先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來(lái)，重點(diǎn)把握建筑結(jié)構(gòu)的承重設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)，這樣的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能夠保證建筑施工中不出現(xiàn)安全隱患。同時(shí)應(yīng)注意施工材料的設(shè)計(jì)，要對(duì)建筑工程施工的實(shí)際情況做全面把控，把實(shí)際運(yùn)用的材料和現(xiàn)場(chǎng)情況作比對(duì)，從而做出合理的設(shè)計(jì)方案。

如果建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)圖不合理就會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一些不合理的問(wèn)題，所以建筑的平面設(shè)計(jì)要從實(shí)際出發(fā)，例如針對(duì)一些潮濕且容易塌陷的施工產(chǎn)地就要在設(shè)計(jì)上注重地基的加強(qiáng)，從而確保房屋建筑設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)的避震性[7-8]。

3.6 優(yōu)化建筑地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略

地基是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步也是基礎(chǔ)。地基的設(shè)計(jì)是整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。因此要使房屋建筑中整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地基的設(shè)計(jì)優(yōu)化是必要的前提。設(shè)計(jì)前要對(duì)地基的實(shí)際情況做全面的了解，例如地質(zhì)勘探，地質(zhì)承受能力等都是對(duì)地基設(shè)計(jì)所必要做的工作，要對(duì)這些情況加以綜合分析，使地基設(shè)計(jì)的安全性得到保證，安全問(wèn)題也是地基優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的重點(diǎn)之一。

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該對(duì)影響地基穩(wěn)定性的因素做考慮，把所有因素做出詳細(xì)預(yù)案，將地基實(shí)際施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題做提前預(yù)測(cè)并且把解決方案預(yù)列出來(lái)，在這些預(yù)案中，要把安全問(wèn)題的預(yù)案放在首位去研究。同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)也應(yīng)該設(shè)置防護(hù)裝置，把地基和環(huán)境聯(lián)合起來(lái)實(shí)施強(qiáng)化措施，從而使房屋建筑項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到安全性保證。

3.7 科學(xué)合理地選擇預(yù)制樁

樁基礎(chǔ)工程建設(shè)通常會(huì)分為預(yù)制樁、灌注樁兩個(gè)部分，在工程建設(shè)的過(guò)程中工作人員要做好預(yù)制樁的選擇，一定要根據(jù)實(shí)際情況選擇，在房屋建筑工程施工時(shí)如果想要控制灌注樁的質(zhì)量需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，技術(shù)要求相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高，通常情況下樁基深入地越深土壤就會(huì)產(chǎn)生越大的摩擦力，所以在房屋建筑工程建設(shè)時(shí)如果要選用預(yù)制樁設(shè)計(jì)人員要盡可能地選擇長(zhǎng)度較長(zhǎng)的，這樣可以更好地保證樁基的穩(wěn)定性[9-10]。

3.8 合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)縫

結(jié)構(gòu)縫隙設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為重要的部分。科學(xué)合理的縫隙設(shè)計(jì)能夠有效提升建筑墻體的強(qiáng)度與穩(wěn)定程度，并可使建筑的可利用空間增大，改善房屋的居住體驗(yàn)。而今，設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)不斷提高設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)縫隙設(shè)計(jì)的合理性，從而規(guī)避因穩(wěn)定性問(wèn)題而出現(xiàn)的延期、誤工情況。設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，并通過(guò)整合多方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)縫隙設(shè)計(jì)的優(yōu)化。例如居民家中多使用鑄造磚，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮鑄造磚的承重能力，并從混凝土澆筑的應(yīng)力問(wèn)題入手，充分的了解現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)條件。具體的工程要用具體的材料，因地制宜，不可憑空想象，一定要采取實(shí)際行動(dòng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地理環(huán)境和應(yīng)用目標(biāo)加以綜合探析[11-12]。從而明確目標(biāo)，在設(shè)計(jì)中保留建筑縫隙的差距，合理的擴(kuò)大結(jié)構(gòu)差距從而全面提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 小結(jié)

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員的優(yōu)化工作起到了關(guān)鍵性的作業(yè)，其在保障建筑質(zhì)量、提高房屋價(jià)值的層面具有重要意義，也在某種程度上推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)的良好發(fā)展。對(duì)此，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中不斷提高建筑設(shè)計(jì)的安全性、科學(xué)性與合理性，降低房屋建筑的建設(shè)成本，并優(yōu)化建筑的整體美觀度，從而使新時(shí)代建筑能夠滿足建設(shè)者與居住者的需求，達(dá)成共贏。