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

侯新意

（濟(jì)寧市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)寧 272100）

近年來，我國的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，與此同時(shí)，人們的生活水平也有了很大的提升，而人們對(duì)于生活質(zhì)量、居住環(huán)境也有了更高的要求，針對(duì)房屋建筑各種性能，如經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、實(shí)用有效、安全美觀等提出了更高的要求。所以，房屋建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要將這些性能全部考慮進(jìn)去，要不斷進(jìn)行房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在最大限度上滿足人們的要求。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)應(yīng)該是設(shè)計(jì)出造型美觀、功能齊全，同時(shí)經(jīng)濟(jì)成本又較低的房屋建筑，同時(shí)還要考慮到對(duì)于周圍環(huán)境的保護(hù)。實(shí)際上，這給房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的工作提出了非常高的要求，因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，利用自己本身所具備的專業(yè)知識(shí)，不斷進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)房屋建筑的整體效益。對(duì)于建筑商來說，在房屋安全使用性能得到保障的同時(shí)，還要盡最大可能地減少成本支出才是終極目標(biāo)。而對(duì)于用戶來說，房屋的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠長期使用同時(shí)外形也要美觀是最終目標(biāo)。所以，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要充分考慮這些因素，充分利用原材料，合理分配現(xiàn)場資源，選擇科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，制定出完善的設(shè)計(jì)方案。這不僅能夠保證房屋建筑的質(zhì)量，同時(shí)，還能夠在一定程度上充分利用土地資源。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)分析

工作人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)難點(diǎn)：①把控好模型空間結(jié)構(gòu)的重視度，這樣可以有效的保證工作人員能夠?qū)IM技術(shù)在此過程中彰顯動(dòng)態(tài)施工圖和結(jié)構(gòu)模型。②重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理選擇。這是因?yàn)楣ぷ魅藛T在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性能夠達(dá)到相關(guān)要求。而建筑施工材料的質(zhì)量往往會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性能造成極大的影響，因此，工作人員應(yīng)通過BIM模型來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)復(fù)雜參數(shù)進(jìn)行具體分析。這就要求工作人員應(yīng)在實(shí)際工作中，能夠盡量選擇較為標(biāo)準(zhǔn)的或是較為簡單的建筑結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)分析模型、物理模型與施工圖文檔完全數(shù)據(jù)模型的無縫連接，以避免造成數(shù)據(jù)丟失的情況。

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

（1）房屋結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化。對(duì)房屋建筑的部分構(gòu)造和整體構(gòu)造分別進(jìn)行優(yōu)化，是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中非常重要的環(huán)節(jié)。針對(duì)房屋建筑的部分構(gòu)造的優(yōu)化，可以進(jìn)行維護(hù)和屋頂?shù)膬?yōu)化，在這個(gè)過程中不僅要考慮實(shí)際功用同時(shí)還要考慮到經(jīng)濟(jì)成本的問題。房屋設(shè)計(jì)者在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，先去建筑工地進(jìn)行考察，要考慮周圍的環(huán)境，根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)。總而言之，進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化的時(shí)候，考慮的首要問題應(yīng)該是整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，能否在危機(jī)的情況下，最大限度地降低人們的損失。在選擇材料的時(shí)候，不能一味地只考慮到價(jià)格，應(yīng)該首先考慮質(zhì)量，在保證高質(zhì)量的情況下再選取價(jià)格比較優(yōu)惠的。

（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。對(duì)于整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)來說，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。如果房屋的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，那么整個(gè)房屋的質(zhì)量和性能都沒辦法得到保障。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，一定要充分考慮到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候要全方位地考慮整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)，然后制定出合理的優(yōu)化方案?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)一般包括基礎(chǔ)構(gòu)造、地質(zhì)、樁基等，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候要全面考慮這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。

（3）優(yōu)化排水系統(tǒng)。在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中有一個(gè)非常關(guān)鍵的地方就是排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)直接關(guān)系著整個(gè)房屋建筑的整體質(zhì)量，它在人們的生活中占據(jù)非常關(guān)鍵的位置。相關(guān)工作人員在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，一定要將排水系統(tǒng)考慮進(jìn)去，優(yōu)化排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，在進(jìn)行設(shè)備的選擇的時(shí)候也要考慮到質(zhì)量要求，盡可能在保證質(zhì)量合格的情況下，選擇價(jià)格較低的設(shè)備。除此之外，還要注意排水管道的安裝問題，要保證所保留的尺寸和管道的尺寸相符，同時(shí)注意排水管道一般是安裝在地下室中，還要進(jìn)行樓板的加固。

（4）優(yōu)化電氣結(jié)構(gòu)。電氣本身存在很大的安全隱患，因此在進(jìn)行電氣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化的過程，相關(guān)工作人員一定要加強(qiáng)安全意識(shí)。電氣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化必須嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，以保證在最大限度上減少問題的可能性，保證施工人員的生命安全。在實(shí)際進(jìn)行安裝的時(shí)候，也要考慮各方面的影響因素，排除安全隱患。一旦在進(jìn)行電氣結(jié)構(gòu)安裝的時(shí)候出現(xiàn)問題，必須馬上停止作業(yè)，開始設(shè)計(jì)墻體，使得墻體的一面與梁體的一面平齊?？傊O(shè)計(jì)人員要綜合考慮各方面因素，不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化改進(jìn)，保證設(shè)計(jì)施工安全。

（5）優(yōu)化設(shè)計(jì)剪力墻。剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化也是非常重要的，它通過框架結(jié)構(gòu)內(nèi)添加具有抵抗水平剪刀力的墻體來提升結(jié)構(gòu)的牢固性。在進(jìn)行剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，要在最大限度上體現(xiàn)出整體的均勻性，保證整體結(jié)構(gòu)的中心能夠與樓層平面的鋼度中心相互重合，這在降低外界環(huán)境的影響方面具有重要作用。

（6）在節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上優(yōu)化建筑。在建筑節(jié)能上，對(duì)于一個(gè)房屋來說需具備好的采光性，這不僅是建筑標(biāo)準(zhǔn)和消費(fèi)者的需求，也是在節(jié)能方面優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則，首先，在項(xiàng)目施工上要根據(jù)該地區(qū)的地理位置和規(guī)劃需求來實(shí)現(xiàn)建筑物的朝向；南北通透、合理的陽光照射是保障房屋使用度上的一個(gè)具備條件，在美觀上而言，也是避免因?yàn)樘鞖獾挠绊憣?dǎo)致垂直現(xiàn)象，審美的效果就會(huì)大打折扣。另一層意義就是采光好的地段，節(jié)能方面的效果也是無可質(zhì)疑的，從而降低熱量的損耗；同時(shí)于建筑門窗來說，可以直接面對(duì)陽光的一面，在整個(gè)空氣面積上就會(huì)不斷的擴(kuò)大，整個(gè)視覺感和審美觀也有不一樣的效果。

（7）應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化-上部。房屋結(jié)構(gòu)的上部優(yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃剪力墻的設(shè)置，從而使剪力墻具有均勻的質(zhì)量。例如在同一樓層內(nèi)的幾何中心與剛度中心能夠重合，這樣可以便于提高結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)力，使得這些不利因素降到可以控制的最低水平，最終保障房屋建筑的工程質(zhì)量。假設(shè)房屋類型較為適宜，應(yīng)當(dāng)增加剪力墻的肢長，使房屋的使用空間得到優(yōu)化，從而減少墻肢的數(shù)量，保證房屋室內(nèi)美觀的同時(shí)，也減少了建筑材料的使用。這樣的優(yōu)化方法不僅能夠保證房屋質(zhì)量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)建筑資源的節(jié)約，在現(xiàn)代建筑上上部建筑的使用度比較高。

（8）下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)上地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是通過四個(gè)方面進(jìn)行的，主要從地基、基礎(chǔ)及持力層和基礎(chǔ)埋深上，要想得到優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員要選擇適合該區(qū)域的規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)方案，例如，在基礎(chǔ)剛度較大的地基上，地基反力近似于地形分布，堅(jiān)硬和基礎(chǔ)剛度越小，荷載與地基的內(nèi)力也會(huì)變小，這樣對(duì)施工的造價(jià)也會(huì)降低，對(duì)集中優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的對(duì)比，在最佳的方式和最優(yōu)化的方案選出來。從地基建筑工程上講，地基抵抗變形能力的增強(qiáng)，考慮地基基礎(chǔ)和整體結(jié)構(gòu)的意義也相應(yīng)降低，這樣的設(shè)計(jì)施工方法簡單，施工時(shí)間比較短。

（9）房屋建筑配筋及構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一，墻體配筋。要求墻體的水平鋼筋在外側(cè)，豎向的鋼筋在內(nèi)側(cè)。配筋的比例必須按照規(guī)定的構(gòu)造設(shè)計(jì)，選取滿足規(guī)范的最小配筋率即可。第二，對(duì)于連梁高跨比大于5的剪力墻，要求其連梁高度要按照規(guī)定通過樓面和屋面進(jìn)行洞頂打開，對(duì)于窗臺(tái)部門還要進(jìn)行飄窗設(shè)計(jì)，在飄窗設(shè)計(jì)上為了增加安全度，要進(jìn)行砌筑填充，同時(shí)還要再加一根梁，保證飄窗的安全性能；另外，在連梁配筋應(yīng)對(duì)稱配置，腰筋同墻體水平筋。

4 結(jié)語

房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于房屋的整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、穩(wěn)固性、安全性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等都是非常重要的，它所涉及到的東西也是非常的多、領(lǐng)域也非常廣泛，對(duì)于設(shè)計(jì)師的能力要求非常高。為了滿足用戶的要求，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要綜合考慮所有可能涉及到的因素，設(shè)計(jì)出一個(gè)科學(xué)合理、綜合效益良好的方案。同時(shí)，還要盡最大限度在滿足上述要求之后，做到一定程度上的技術(shù)創(chuàng)新。

[1]范國興．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)用研究[J]．雞西大學(xué)學(xué)報(bào),2014,(8):23-25．

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