論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化方法

邢金廷

摘 要：近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開發(fā)商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發(fā)商追求的直接目標(biāo)，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法，提高有限空間 有限資源的最大化效果發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化 實用性和適用性的良好目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化

1 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，房屋建筑越來越商品化，作為投資方總是希望利潤最大化。由此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時不僅要滿足“規(guī)范加計算”，而且還要在安全、符合現(xiàn)行國家規(guī)范前提下，從各個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，多個方案做比較，使最終的成品要安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)能節(jié)材，降低造價。本文闡述了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的概念、內(nèi)容以及建立模型的步驟，同時也對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的優(yōu)化、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的意義和應(yīng)注意事項進(jìn)行了探討。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用及實踐價值

一是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用：通常情況下，主要是在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)。具體來講，房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計包括優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、屋蓋系統(tǒng)方案以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計等等。這些方面又包括很多細(xì)小方面的內(nèi)容，如選型、布置、受力分析、造價分析等。要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和使用要求，結(jié)合工程具體情況，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，促使綜合經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提升。

二是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實踐價值：要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益，來對建筑結(jié)構(gòu)的近期投資進(jìn)行減少，并且促使建筑結(jié)構(gòu)的可靠性和合理性得到顯著提升。通過實踐研究表明，相較于傳統(tǒng)的設(shè)計方法，將設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用過來，可以在較大程度上降低建筑工程造價。通過優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，可以將材料性能給最合理的利用起來，有效協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個單元，并且安全度也符合建筑規(guī)范的規(guī)定。

3 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

一是結(jié)構(gòu)設(shè)計與用地的關(guān)系：具體來講，在多層或者高層住宅建筑中，各層建筑面積的總和就是總建筑面積，有著越多的層數(shù)，那么單位建筑面積所分?jǐn)偟姆课菥陀兄缴俚恼嫉孛娣e。但是在增加建筑層數(shù)的過程中，也會增加房屋的總高度，那么就需要增大房屋之間的間距。因此，隨著建筑層數(shù)的增加，并不會按照同一比例來增加用地的節(jié)約量。

二是結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價的關(guān)系：單位建筑面積造價會直接受到建筑層數(shù)的影響，但是對于各個分部結(jié)構(gòu)，有著不同的影響程度。對于屋蓋部分，如果有多少層，只需要對一個屋蓋共用即可，在增加層數(shù)的過程中，不會增加屋蓋的投資。因此，隨著層數(shù)的增加，會明顯降低屋蓋部分的單位面積造價?；A(chǔ)部分，基礎(chǔ)被各層所共用，在增加層數(shù)的過程中，也會增大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載，那么就需要對基礎(chǔ)的承載力進(jìn)行加大，雖然在增加層數(shù)的過程中，會降低基礎(chǔ)部分的單位面積造價，但是并不是十分顯著。對于承重結(jié)構(gòu)，在增加層數(shù)的過程中，需要對其承載能力和抗震能力進(jìn)行強(qiáng)化，那么就會在一定程度上提升分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價。

三是高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系：通過調(diào)查研究我們可以發(fā)現(xiàn)，住宅的造價會直接受到住宅層高的影響，在增加層高的過程中，會增加墻體面積和柱面積，結(jié)構(gòu)自重遭到增加，基礎(chǔ)和柱的承載力也會得到增加，并且會加長水衛(wèi)和電氣的管線。對層高進(jìn)行降低，那么材料和能源就可以得到有效節(jié)約，建筑抗震性能得到提升，造價成本得到節(jié)約。同時，層高的降低，還可以促使住宅建筑的總高度得到降低，建筑之間的日照距離得到縮小，因此，層高的降低，也可以促使土地資源得到有效節(jié)約。即使建筑面積相同，如果住宅建筑有著不同的平面形狀，那么住宅也會有不同的外墻周長系數(shù)。如果采用的是接近方形或者圓形的平面形狀，那么就會降低外墻周長系數(shù)，這樣就可以在較大程度上減少外墻、砌體、基礎(chǔ)以及內(nèi)外表面的裝修，并且有著較好的受力性能，自然會在較大程度上降低成本造價。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計，舊房改造，抗震設(shè)計等設(shè)計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期參與。因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能參與進(jìn)來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計方案，獲得一個良好的開端。

下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

5 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的意義

優(yōu)化設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)功能性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠根據(jù)工程的需求對結(jié)構(gòu)造型、受力性能、結(jié)構(gòu)材料等進(jìn)行優(yōu)化配置。比如選擇圓形、方形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行方面平面設(shè)計能夠增加結(jié)構(gòu)的受力性能。因此，工程透，達(dá)到更好的效果；其次是拓展學(xué)生的思維，讓學(xué)生可以根據(jù)具體的情況，用不同的思維和方式進(jìn)行探討，深入的分析問題，找出關(guān)鍵所在，打破慣性思維，練習(xí)用發(fā)散思維和多種方法解決問題，讓兩門課程可以更好地發(fā)揮實效性。

6 結(jié)束語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著時代的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在時代飛速發(fā)展的今天，企業(yè)在發(fā)展過程中面臨著日趨激烈的市場競爭，要想在激烈的市場競爭中獲得發(fā)展和壯大，除了要保證建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和安全之外，還需要將經(jīng)濟(jì)性原則給貫徹過來，最大限度的擴(kuò)大建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。