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

文/祁博文 北京首都工程技術(shù)有限公司 北京 100075

從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅可以促進(jìn)建筑物造型、外觀以及功能的提升，同時(shí)還能有效提高結(jié)構(gòu)的受力性能，節(jié)省施工材料的同時(shí)，降低施工的成本。在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)需要采取適當(dāng)?shù)牟呗詫?duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證建筑物功能的基礎(chǔ)上，保證建筑物的各項(xiàng)性能和指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)提高建筑物的穩(wěn)定性和安全性。

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,并要考慮到對(duì)于周?chē)h(huán)境的保護(hù)。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中, 要不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)房屋建筑的整體效益。對(duì)于建筑商來(lái)說(shuō), 在房屋安全使用性能得到保障的同時(shí), 還要盡可能地減少成本支出。而對(duì)用戶來(lái)說(shuō), 房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定, 能夠長(zhǎng)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,合理分配現(xiàn)場(chǎng)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，充分利用土地資源。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)分析

①房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)調(diào)。針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要對(duì)房屋建筑的美觀度進(jìn)行提高。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)而開(kāi)展合理設(shè)計(jì)的一種方法。兩者之間相互配合，相互合作，從而對(duì)建筑工程造價(jià)進(jìn)行降低，使得房屋的實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行提高，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)。高層建筑設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土標(biāo)號(hào)通高采用高標(biāo)號(hào)混凝土或分層設(shè)計(jì)不合理的情況，不僅提高了工程造價(jià)，而且還難以發(fā)揮高標(biāo)號(hào)混凝土的強(qiáng)度作用。②遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各項(xiàng)規(guī)范。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中在保證滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求的前提下，可適當(dāng)對(duì)建筑構(gòu)件的截面尺寸、布置形式進(jìn)行優(yōu)化。因此，在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范嚴(yán)格遵守的條件下，還應(yīng)結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，做到具體問(wèn)題具體分析，正確判斷房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益都得以提高。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略

3.1 平面設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的平面布置對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)方案、建筑物的功能以及成本等都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。針對(duì)建筑的平面布置進(jìn)行優(yōu)化和選擇也是非常重要的，在建筑平面設(shè)計(jì)中通過(guò)確定合適的平面方案就能確定平面的布局、軸網(wǎng)布置、樓層高度、房屋基本形式等的確定。在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化的過(guò)程中需要結(jié)合建筑的使用功能進(jìn)行充分考慮，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)用的實(shí)際情況進(jìn)行分析，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候不可能面面俱到，需要有一定的側(cè)重點(diǎn)。

3.2 結(jié)構(gòu)形式的合理選擇

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中, 進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型是非常重要的。結(jié)構(gòu)的選型需要和建筑物的用途、功能、環(huán)境、安全性、穩(wěn)定性等各個(gè)方面的因素都結(jié)合在一起進(jìn)行充分考慮, 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的選擇時(shí)還需要因地制宜進(jìn)行充分考慮。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō), 一般采取的主要結(jié)構(gòu)形式包括框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)形式有不同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案, 比如對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu), 在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候就可以針對(duì)連梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),增大連梁的截面剛度可以有效提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能的, 但由于剛度的增加, 連梁分配到的彎矩就會(huì)增大, 進(jìn)而導(dǎo)致構(gòu)件的配筋量增加, 采用這樣的設(shè)計(jì)方案顯然會(huì)造成材料的浪費(fèi)。

3.3 結(jié)構(gòu)的細(xì)部?jī)?yōu)化

除了主體形式之外，對(duì)于結(jié)構(gòu)的一些基本構(gòu)件的精細(xì)設(shè)計(jì)也尤其有必要。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以引入BIM模型進(jìn)行分析比較，并在使用過(guò)程中注意以下問(wèn)題:(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設(shè)計(jì)人員能夠?qū)IM技術(shù)在此過(guò)程中彰顯動(dòng)態(tài)施工圖和結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)勢(shì)。(2)重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理選擇。這是為了設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),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(guò)BIM模型來(lái)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，并盡量選擇較為標(biāo)準(zhǔn)的或是較為簡(jiǎn)單的建筑結(jié)構(gòu)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(wú)縫連接, 避免造成數(shù)據(jù)丟失的情況。

3.4 協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)建筑物整體平面與結(jié)構(gòu)之間的配合進(jìn)行保證。建筑物施工需要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔性的建筑系統(tǒng)，支柱與墻體要良好對(duì)接，截面面積與高度都要保持相同。在對(duì)樓體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于轉(zhuǎn)角區(qū)域自身承受力的作用較多，因此需要將承重材料轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚?qiáng)材料，如在配筋較大的構(gòu)件處采用CRB600H鋼筋代替廣泛應(yīng)用的HRB400鋼筋，這樣不僅可以滿足計(jì)算設(shè)計(jì)需求，方便施工，更可節(jié)約10～30%的人工成本。在一些情況下，還可以通過(guò)降低建筑自重，保證建筑物整體的重心、剛心與質(zhì)心的良好交疊，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是不僅需要對(duì)項(xiàng)目的成本進(jìn)行合理的優(yōu)化和降低，同時(shí)還需要關(guān)注建筑物的功能型以及產(chǎn)生的社會(huì)價(jià)值，在對(duì)土地資源進(jìn)行合理運(yùn)用的基礎(chǔ)上有效控制對(duì)應(yīng)的資金投入，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。