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

張 莉

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0 前言

現(xiàn)代社會(huì)背景下，人們對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸朝著經(jīng)濟(jì)性、美觀性、實(shí)用性和安全性發(fā)展。要想滿足這一條件，相關(guān)建筑房屋設(shè)計(jì)人員要充分考慮各個(gè)方面因素，及時(shí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有利條件，促進(jìn)設(shè)計(jì)朝著科學(xué)化和合理化發(fā)展，更好地服務(wù)于人民。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要意義

1.1 有利于發(fā)揮建筑綜合性能

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，不僅能夠減少建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資金投入，還能將建筑結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行有效整合，確保建筑質(zhì)量，為建筑安全使用提供有效基礎(chǔ)條件，增加建筑安全性和實(shí)用性，提升建筑經(jīng)濟(jì)效用，使得建筑設(shè)計(jì)有著更強(qiáng)的適用性，提升建筑綜合性能[1]。與此同時(shí)，對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，促進(jìn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，及時(shí)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，確保房屋結(jié)構(gòu)更加安全合理，為人類居住提供便捷。

1.2 有利于對(duì)工程造價(jià)實(shí)現(xiàn)有效控制

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不但要考慮到建筑質(zhì)量、安全，而且要考慮設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，符合大眾審美要求。綜合考慮以上因素，將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仔細(xì)分析，及時(shí)改變?cè)O(shè)計(jì)觀念，運(yùn)用先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，促進(jìn)材料高效使用同時(shí)，節(jié)省人力資源，促進(jìn)施工設(shè)備搭配的合理性和有效性，控制和管理好工程造價(jià)。尤其是要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，分析相關(guān)建筑行業(yè)信息數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效研究，從而實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的有效控制，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法原則

在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法時(shí)，一方面，要充分考慮開(kāi)發(fā)商經(jīng)濟(jì)利益，將建筑項(xiàng)目資源進(jìn)行最優(yōu)分配，降低開(kāi)發(fā)商投入成本，提升資源利用率，促進(jìn)資源合理分配。另一方面，設(shè)計(jì)方案要符合大眾和企業(yè)需求，不但要滿足人們生活正常需求，確保基礎(chǔ)功能，而且還要為居住人員提供舒適和便捷。所以，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要將環(huán)保安全放在首位，使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合社會(huì)和企業(yè)要求，為人民服務(wù)。除此之外，還要進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，對(duì)設(shè)計(jì)思路和方法進(jìn)行及時(shí)更新和改變，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，適當(dāng)引入新技術(shù)、新方法，提升設(shè)計(jì)總體水平，發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)最大效用[3]。

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

3.1 優(yōu)化建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基作為建筑的核心結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑整體安全有著重要作用和意義，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要重視地基設(shè)計(jì)，將其作為重點(diǎn)部分加以優(yōu)化，為后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有效基礎(chǔ)條件。由于不同建筑物在使用功能和整體規(guī)劃上會(huì)有所不同，針對(duì)地基結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就需因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo)，根據(jù)相關(guān)建筑特點(diǎn)，對(duì)地形等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，為建筑提供穩(wěn)定基礎(chǔ)。同時(shí)，還要將美學(xué)價(jià)值、成本造價(jià)和人文情懷融入其中，設(shè)計(jì)出最佳的施工方案。優(yōu)化樁基礎(chǔ)時(shí)，有兩種方法，分別是預(yù)制柱和灌注樁。通常情況下，灌注樁質(zhì)量不好控制，在實(shí)際操作中，具有復(fù)雜性和多樣性，加上施工時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，符合正常沉降標(biāo)準(zhǔn)條件下，施工時(shí)要盡量選用預(yù)制樁。隨著樁基進(jìn)一步深入，預(yù)制樁身會(huì)受到土壤作用，使得摩擦力逐漸增大，所以，在預(yù)制樁長(zhǎng)度選擇中，就要選擇較長(zhǎng)預(yù)制樁[4]。

3.2 強(qiáng)化房屋建筑和建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要重視整體平面和建筑結(jié)構(gòu)的有效協(xié)調(diào)，使得兩者達(dá)到完美配合，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理和造型美觀的目的。設(shè)計(jì)墻和建筑柱時(shí)，要充分考慮房建平面整體功能，所有房間進(jìn)深與開(kāi)間要保持一致，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重簡(jiǎn)潔性，尤其是柱子和墻不能出現(xiàn)任何錯(cuò)位現(xiàn)象，保證截面與層高面積相同，避免出現(xiàn)過(guò)大差異。對(duì)電梯和樓體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要將應(yīng)力集中在轉(zhuǎn)角區(qū)域。在進(jìn)行承重構(gòu)架制作時(shí)，要運(yùn)用高強(qiáng)建材，達(dá)到降低自重的最終目的。在進(jìn)行非承重構(gòu)架制作時(shí)，要運(yùn)用質(zhì)輕建材，保證房屋整體建筑布局，確保質(zhì)心交疊、剛心和中心符合標(biāo)準(zhǔn)，避免發(fā)生各種扭轉(zhuǎn)，對(duì)建筑質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[5-7]。

3.3 優(yōu)化柱箍筋和框架梁間距

在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要將柱箍筋和框架梁間距控制在合理范圍內(nèi)，因?yàn)檫@樣才能確保工程質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)承載能力，提升人防等級(jí)和抗震等級(jí)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)建筑需求，綜合考慮地面粗糙度、基本風(fēng)壓與雪壓、建筑材料質(zhì)量等，確保建筑結(jié)構(gòu)類型符合整體設(shè)計(jì)需要。如抗浮與防水設(shè)計(jì)中，水位、施工質(zhì)量和材料性能、混凝土結(jié)構(gòu)以及地基液化等方面，都需要進(jìn)行合理把握和控制，從而為柱箍筋和框架梁間距設(shè)計(jì)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)[8]。

3.4 優(yōu)化概念設(shè)計(jì)

針對(duì)同一建筑方案，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)上會(huì)存在很多差異，尤其是建筑物結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)確定同時(shí)，就算載荷情況相同，其分析方法、荷載取值、材料以及設(shè)計(jì)參數(shù)也會(huì)有所不同，甚至不唯一，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種各樣的情況。以上這些問(wèn)題單純依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)難以得到有效解決，還需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行準(zhǔn)確合理判斷[9]。要想實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)判斷的合理性，就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)律，根據(jù)自身多年工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)，也就是人們所說(shuō)的概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)來(lái)源于設(shè)計(jì)人員在不同備選方案選擇上，對(duì)設(shè)計(jì)中的不確定因素進(jìn)行有效分析和研究，其中表現(xiàn)最為明顯的就是地震。要想有效解決這一問(wèn)題，就需要采取相關(guān)措施，提升建筑物抗震性能，規(guī)避自然風(fēng)險(xiǎn)。如確保剛度對(duì)稱和均勻，一定程度上可以減少地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞；保證延性設(shè)計(jì)，能夠避免建筑結(jié)構(gòu)受地震作用產(chǎn)生脆弱性破壞；實(shí)現(xiàn)多道設(shè)防，在地震嚴(yán)重情況下，可以使得次要構(gòu)件先產(chǎn)生破壞，將部分地震能量進(jìn)行消耗。概念設(shè)計(jì)可以有效將不同類型抗震設(shè)防相關(guān)理念應(yīng)用其中，為設(shè)計(jì)提供有效指導(dǎo)。

3.5 優(yōu)化節(jié)能指標(biāo)和設(shè)計(jì)規(guī)范

一般情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)主要分為三部分，一是短肢剪力墻；二是框架；三是剪力墻和框架相結(jié)合結(jié)構(gòu)。其中，框架結(jié)構(gòu)雖說(shuō)在材料選擇上沒(méi)有太多數(shù)量，但是抗震效應(yīng)卻是最好的。柱截面最多的就是選用短肢剪力墻這種結(jié)構(gòu)，此類方法對(duì)建筑物內(nèi)部家具選擇和布局有著一定影響。剪力墻和框架相結(jié)合這種方式，不但有著較強(qiáng)適應(yīng)性與抗震效果，而且還不會(huì)對(duì)室內(nèi)布局產(chǎn)生任何影響。由此可見(jiàn)，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)建筑實(shí)際情況，結(jié)合成本以及各項(xiàng)因素，綜合考慮其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，找出最佳方法，從而優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。另外，設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)要求和規(guī)范，及時(shí)掌握設(shè)計(jì)條例，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理規(guī)范，及時(shí)改變不足，適當(dāng)取舍，從而提升設(shè)計(jì)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

要想促進(jìn)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)中的有效應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員就需要根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)事求是，對(duì)具體問(wèn)題具體分析，完善和優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全使用，從而提升設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低施工成本，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，推進(jìn)企業(yè)進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)建筑行業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展道路，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供源源不斷動(dòng)力支持，促進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。