房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施探討

吳圓圓

湖南城市學(xué)院設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性，必須開展科學(xué)有效的優(yōu)化措施，以保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期開發(fā)要求。在實(shí)際優(yōu)化工作開展時(shí)，應(yīng)從多個(gè)視域入手，使優(yōu)化工作發(fā)揮應(yīng)有效能，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化重要性

在建筑工程開發(fā)時(shí)，為保證項(xiàng)目開發(fā)的可行性，需在建設(shè)開工前，開展科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善與優(yōu)化，以保證后續(xù)項(xiàng)目開工建設(shè)的有效性與合理性。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的開展，可對(duì)項(xiàng)目開發(fā)成本進(jìn)行有效控制，避免出現(xiàn)質(zhì)量隱患問題，打造精品建筑項(xiàng)目，提高建筑項(xiàng)目開發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加快，高層房屋建筑成為主流發(fā)展趨勢(shì)，雖然高層建筑可最大化地利用土地資源，但是高層建筑工程的技術(shù)要求高、建設(shè)難度大，在實(shí)際施工建設(shè)過程中，更應(yīng)不斷對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審核優(yōu)化，對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行改善提升。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化注意事項(xiàng)

2.1 結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

建筑企業(yè)在開展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，不僅需突出整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，同時(shí)還需突出結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，建筑工程開發(fā)具有不可逆性，在工程完成建設(shè)后，存在的安全隱患、設(shè)計(jì)隱患將直接影響到建筑物的整體使用安全性與穩(wěn)定性。為此，在實(shí)際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，需落實(shí)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，主動(dòng)消除設(shè)計(jì)隱患。例如在建筑工程的不同項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，配筋率作為常見的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需對(duì)配筋率進(jìn)行合理控制，以提高相關(guān)項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量與安全。又如在開展框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)選擇冷軋帶肋鋼筋進(jìn)行施工，通過使用該類鋼筋材料，可有效控制鋼筋投入成本，提高建筑工程開發(fā)的整體安全性與經(jīng)濟(jì)性[1]。

建筑企業(yè)在開展結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)合理引進(jìn)信息技術(shù)，保證建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性與有效性。例如部分項(xiàng)目建設(shè)過程中，通過合理引進(jìn)BIM技術(shù)，圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，建構(gòu)虛擬的三維立體模型，進(jìn)而對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行可視化分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中存在的問題，便于對(duì)其進(jìn)行有效解決。在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用過程中，相關(guān)技術(shù)人員必須熟練掌握信息技術(shù)，以保證技術(shù)應(yīng)用的可靠性與合理性，有效提升我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展水平[2]。

2.2 整體方案選型

當(dāng)今社會(huì)，房屋設(shè)計(jì)不僅需解決人們的衣食住行，而應(yīng)注重外觀造型和藝術(shù)價(jià)值。這給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了一定的技術(shù)難度，因此結(jié)構(gòu)方案選型十分關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)選型是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，對(duì)控制造價(jià)有著決定性作用，影響著整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)完善約束條件，使其充分滿足設(shè)計(jì)要求，不斷增強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性和可操作性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要科學(xué)應(yīng)用多種先進(jìn)軟件技術(shù)，有效保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，增強(qiáng)設(shè)計(jì)模型的科學(xué)性，可結(jié)合實(shí)際選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量，根據(jù)房屋建筑的重要性和關(guān)鍵參數(shù)，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要變量。

2.3 綜合分析

建筑工程建設(shè)過程中，為保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析，如考量建筑物的周邊環(huán)境、建筑物的功能設(shè)定、經(jīng)濟(jì)效益、使用壽命等，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，具有一定的可操作性。設(shè)計(jì)人員在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)必須考慮多個(gè)因素，確?？茖W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匾?guī)劃布局，基于實(shí)際建設(shè)環(huán)境條件制訂合理的設(shè)計(jì)方案，最大程度上利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，以達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期效果[3]。建筑企業(yè)在開展綜合分析工作前，應(yīng)組建專業(yè)的設(shè)計(jì)評(píng)審小組，由技術(shù)專家組成，確保綜合分析過程中，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，消除設(shè)計(jì)質(zhì)量隱患，提高房屋建筑的整體建設(shè)質(zhì)量，充分發(fā)揮開展綜合分析工作的實(shí)際作用。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

3.1 結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)優(yōu)化

建筑企業(yè)在開展房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需進(jìn)行管線、主體、暖通、電氣等多個(gè)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)工作，以保證結(jié)構(gòu)的整體性與安全性。為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，需對(duì)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性進(jìn)行有效優(yōu)化，例如管線與結(jié)構(gòu)梁的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、暖通風(fēng)管與建筑主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電氣設(shè)備與消防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，確保各個(gè)項(xiàng)目的安全性，有效提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性與有效性。

3.2 建筑室內(nèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行室內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)遵循美觀性、安全性、合理性原則。例如建筑室內(nèi)結(jié)構(gòu)的剪力墻應(yīng)與建筑平面相一致，在保證結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)剪力墻的截面尺寸進(jìn)行合理優(yōu)化，以提高室內(nèi)空間的利用率。在進(jìn)行建筑室內(nèi)的結(jié)構(gòu)梁設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)梁與建筑墻體寬度相同，以保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性。部分綜合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)一層的建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)要求較高，需保證一層寬敞且明亮。為此，在進(jìn)行室內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，需避免設(shè)置梁，若無法保證安全需求，應(yīng)對(duì)梁的高度與尺寸進(jìn)行一定控制，以達(dá)到建筑室內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

3.3 地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化

地下室作為現(xiàn)代建筑開發(fā)的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化，可保證地下室項(xiàng)目整體建設(shè)的安全性與可靠性。設(shè)計(jì)人員在開展地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)對(duì)層高進(jìn)行合理控制，例如在建筑主體的一般要求下，降低地下室的層高，以控制后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)成本。這是因?yàn)榈叵率业膶痈邔⒅苯佑绊懞罄m(xù)項(xiàng)目的土方開挖量、鋼筋土的消耗量，使得建材成本不可控。若部分地區(qū)的地下水含量豐富，設(shè)計(jì)人員在開展建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)對(duì)水浮力因素進(jìn)行合理控制，以減少地下室的樁基數(shù)量，并降低地下室的底板配筋率，有效提高建筑地下室整體建設(shè)的安全性與可靠性[4]。

由于地下室結(jié)構(gòu)承載的負(fù)荷大、水浮力較大，為保證地下室結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)可靠性，應(yīng)對(duì)側(cè)墻的配筋率進(jìn)行合理控制，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，對(duì)鋼筋的性能、大小、配置、鋪設(shè)等方案進(jìn)行合理優(yōu)化，保證地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可靠性與可行性。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為增強(qiáng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的可視化，可合理應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。地下室可視化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 地下室可視化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

3.4 結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需考量建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案達(dá)到建筑項(xiàng)目開發(fā)預(yù)期要求。結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)具有重要影響，設(shè)計(jì)人員需在滿足技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求下，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行合理優(yōu)化，并對(duì)建筑工程施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。為保證建筑工程開發(fā)的可行性與經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)建筑項(xiàng)目進(jìn)行全面考察評(píng)估，依據(jù)項(xiàng)目開發(fā)工作需求，選擇最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，提高整體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

3.5 設(shè)計(jì)模型優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)直接影響后續(xù)建筑開發(fā)的實(shí)際效果，為此設(shè)計(jì)人員在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須建構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)模型，在計(jì)算機(jī)軟件的支持下，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行有效分析，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行合理完善，以解決設(shè)計(jì)中存在的問題。例如，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，進(jìn)而找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的問題，并提出具體的解決措施，以輔助設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理優(yōu)化。

3.6 計(jì)算參數(shù)選用

設(shè)計(jì)人員在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作過程中，需選擇正確的計(jì)算參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，進(jìn)而評(píng)估結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性。通過合理選擇計(jì)算參數(shù)，并依據(jù)行業(yè)規(guī)范，對(duì)設(shè)計(jì)方案的抗震性能、防風(fēng)能力、設(shè)計(jì)壽命等進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性，從而為后續(xù)建筑工程的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)人員在開展房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，建筑企業(yè)相關(guān)部門需編制科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶彶闄C(jī)制，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中存在的問題進(jìn)行有效解決，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的有效性與可靠性。文章主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同方面入手，例如結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)優(yōu)化、建筑室內(nèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化等，分析并探討了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體措施，以供相關(guān)工作人員參考。