房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

羅莉

（云南建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施投資股份有限公司，云南昆明 650000）

我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及現(xiàn)代化發(fā)展水平的提升，有賴(lài)于我國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)房地產(chǎn)行業(yè)以及建筑行業(yè)對(duì)拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義，提升了人民群眾的生活品質(zhì)。房屋建筑在投資期間，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是其中的重點(diǎn)，只有從房屋建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和更新，采取合理的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，以便實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化，促進(jìn)房屋建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性間的關(guān)系

1.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

房屋建筑大多有同一個(gè)公共屋蓋，這意味著隨著建筑層數(shù)的增多，屋蓋設(shè)計(jì)的成本也會(huì)降低。而房屋建筑的地基相對(duì)來(lái)說(shuō)就顯得不同，盡管也是共用同個(gè)地基，但隨著建筑層數(shù)的增多，地基所承載的壓力也會(huì)越來(lái)越大，這時(shí)候地基的設(shè)計(jì)成本就會(huì)上升。同理，房屋建筑內(nèi)部的梁、柱、墻等公用部件，其承載力也會(huì)隨著建筑層數(shù)的增多而增加，設(shè)計(jì)成本也會(huì)因此提高，只是不同構(gòu)件的設(shè)計(jì)成本在增加幅度上有所差異。

1.2 房屋建筑用地面積及建筑層數(shù)與經(jīng)濟(jì)性間的關(guān)系

如果并沒(méi)有考慮到建筑物內(nèi)部樓層的采光因素，僅對(duì)建筑層數(shù)以及占地面積進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，這樣樓層越高，每層的均攤占地面積則會(huì)越小，建筑成本就會(huì)下降。但實(shí)際上，很多房屋建筑在建設(shè)中都過(guò)于重視樓層以及房屋的采光質(zhì)量，采光好壞與樓房銷(xiāo)售有直接影響。正因?yàn)槿绱?，開(kāi)放商業(yè)高度重視采光質(zhì)量，同時(shí)在設(shè)計(jì)施工中也更加注重加強(qiáng)與臨近樓層間距的控制，隨著樓層的增加，每層均攤的建筑面積也會(huì)上升?？梢?jiàn)在房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)樓層以及用地面積間的關(guān)系進(jìn)行科學(xué)掌控，才能提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備與經(jīng)濟(jì)性間的關(guān)系

現(xiàn)階段在房屋建筑設(shè)計(jì)中，需重點(diǎn)考慮和分析排水管道以及電氣工程因素，這對(duì)能否滿(mǎn)足業(yè)主的生活需求有直接關(guān)系。隨著房屋建筑樓層的增加，管道的長(zhǎng)度以及電氣設(shè)備的數(shù)量也會(huì)隨之增加，建筑設(shè)備的數(shù)量會(huì)隨著樓層的增加而增多，建筑成本也會(huì)上升。

1.4 建筑結(jié)構(gòu)外觀(guān)與經(jīng)濟(jì)性間的關(guān)系

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的首要因素就是安全。如果房屋建筑的安全及質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，無(wú)論房屋建筑功能如何也會(huì)無(wú)人問(wèn)津，可見(jiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要以質(zhì)量安全為基礎(chǔ)。在房屋建筑安全質(zhì)量控制過(guò)程中，需做好建筑外觀(guān)設(shè)計(jì)，應(yīng)以圓形設(shè)計(jì)、方形設(shè)計(jì)為主，如此能夠保證房屋建筑受力的平衡與穩(wěn)定。如果建筑的部分方形房屋可以變?yōu)閳A形設(shè)計(jì)，就會(huì)減少相應(yīng)墻的面積，如此建筑用料、裝修用料也會(huì)更少，便能起到節(jié)省成本的作用。

1.5 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的強(qiáng)化措施

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性十分重要，為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性，需考慮以下方面的措施：首先，對(duì)房屋建筑工程的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合的評(píng)估。房屋建筑企業(yè)需對(duì)設(shè)計(jì)方案以及工程造價(jià)進(jìn)行合理的評(píng)估，對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行合理的控制，以便減少房屋建筑費(fèi)用，這就需要設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)提供準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)報(bào)價(jià)，形成經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。其次，靈活設(shè)計(jì)也能對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)進(jìn)行有效控制，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取合理的設(shè)計(jì)方法，避免使用標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡管這樣的設(shè)計(jì)可以減少失誤率以及工程設(shè)計(jì)工作量，但創(chuàng)新性不足，也會(huì)影響工程結(jié)構(gòu)的造價(jià)。為此在設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員需采取合理的措施保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性及安全性[1]。

2.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的內(nèi)涵

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，指的是在設(shè)計(jì)工作中，突出建筑材料的功能，保證房屋建筑設(shè)計(jì)中的相關(guān)構(gòu)件與組合間實(shí)現(xiàn)相互間的科學(xué)配合，以便讓房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)得到全面的優(yōu)化。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，可大大提升房屋建筑自身的安全性以及審美價(jià)值，更好地滿(mǎn)足人民群眾對(duì)建筑的需求。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化還能有效提升房屋建筑工程的經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)組織進(jìn)行優(yōu)化可對(duì)建筑材料用量進(jìn)行有效控制，可在降低建筑成本的基礎(chǔ)上保證建筑設(shè)計(jì)方案與決策的科學(xué)性，建筑的安全性、抗震性也大大提升，房屋建筑的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性也會(huì)得以提升。

3.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原因

在房屋建筑主體中，大約有50%的成本用于建筑材料上，建筑材料所用費(fèi)用也是整個(gè)工程造價(jià)中的重要內(nèi)容。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可節(jié)約和降低10%～35%的成本，加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可全面提升企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，還能減少建設(shè)方投資成本，可見(jiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，工程質(zhì)量的影響因素中，最重要的就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而引起的事故在所有事故中大約有40%的比例。目前，設(shè)計(jì)單位的技術(shù)水平還有較大差異，其中因?yàn)樵O(shè)計(jì)質(zhì)量而一起的返工、停工等情況也是比較常見(jiàn)的。而對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以有效降低工程的風(fēng)險(xiǎn)，還能減少工程在質(zhì)量方面的缺陷，與當(dāng)前節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展理念是相符的[2]。

4.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本原則

4.1 安全性

在城市發(fā)展及科技水平提升的形勢(shì)下，我國(guó)的房屋建筑技術(shù)水平也有了顯著提高，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有了更高的要求。而房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以起到減少工程投入以及節(jié)約施工成本的作用，最重要的是還能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果沒(méi)有考慮到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，而是將節(jié)約資金作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的判斷依據(jù)，這樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化也就無(wú)法發(fā)揮出有效的作用，所以房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需以安全性為基本原則。

4.2 功能性

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)房屋建筑的功能性有重要作用。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，絕對(duì)不能以犧牲建筑物內(nèi)部承壓梁的方式來(lái)提高房屋建筑的空間范圍，更應(yīng)該關(guān)注房屋建筑的功能以及居住的舒適度。特別在現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，在選擇房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)房屋建筑的功能性要求，以滿(mǎn)足房屋的功能性要求為主才能保證充分地發(fā)揮出建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際作用。

4.3 經(jīng)濟(jì)性

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性提升的主要方法就是優(yōu)化房屋建筑材料。房屋建筑工程屬于綜合性的大型工程，而且建設(shè)中會(huì)涉及較多的領(lǐng)域，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的發(fā)展，建筑工程在建筑材料上投入的資金也越來(lái)越多，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)中分支資金的使用也受到了限制，需要在滿(mǎn)足安全性因素的基礎(chǔ)上落實(shí)經(jīng)濟(jì)性原則，借助選擇以及使用節(jié)能材料的方法，來(lái)對(duì)房屋建筑的成本進(jìn)行控制，并對(duì)施工流程進(jìn)行合理的安排，以便減少成本投入。但是需要注意的是，不能過(guò)度迎合經(jīng)濟(jì)性原則而導(dǎo)致誘發(fā)“豆腐渣”功能，在保證經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上還需重視安全性以及施工質(zhì)量才能真正地實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

5.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用措施

5.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)前期的優(yōu)化技術(shù)

為保證對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前期，應(yīng)針對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合的評(píng)估、商討，在選擇設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，需從房屋建設(shè)的需求出發(fā)，合理的選擇和確定設(shè)計(jì)方案，還需要做好準(zhǔn)備工作的分析工作，包括明確各類(lèi)施工設(shè)備的負(fù)荷值、設(shè)計(jì)參數(shù)以及建筑材料的選擇等。在方案設(shè)計(jì)前有很多準(zhǔn)備項(xiàng)目，也會(huì)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)資料，為了提高方案設(shè)計(jì)的合理性，大多需針對(duì)這些大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，但人力計(jì)算的方式，在速度以及精度方面還有一定的不足，而且結(jié)果的準(zhǔn)確性也會(huì)受到很大的影響，為解決人力計(jì)算上的不足，就可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析[3]。

5.2 注重?cái)?shù)字技術(shù)的應(yīng)用

如今數(shù)字技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，傳統(tǒng)的計(jì)算分析方法已經(jīng)落后，為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的參數(shù)分析以及方案設(shè)計(jì)中可以積極加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。比如說(shuō)，可以借助GAMES軟件進(jìn)行模型的構(gòu)建，該軟件的主要優(yōu)勢(shì)就是簡(jiǎn)單、便捷，而且在混合整數(shù)、線(xiàn)性?xún)?yōu)化等方面也得到了廣泛應(yīng)用?？梢园l(fā)揮出TBCAD等軟件的作用，進(jìn)行建模并對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，以便讓建筑結(jié)構(gòu)形式可以更直觀(guān)地展示出來(lái)。數(shù)字化計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了重要的工具支持，而且數(shù)字化計(jì)算機(jī)軟件在解決各類(lèi)復(fù)雜情況方面也有重要的優(yōu)勢(shì)。

5.3 應(yīng)用概述設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

針對(duì)建筑材料，選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)方法來(lái)保證各個(gè)構(gòu)件間能夠進(jìn)行高效的配合與利用，以便真正地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化。房屋建筑的結(jié)構(gòu)布置形式具有多樣化的特征，而且同個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中也有多種結(jié)構(gòu)分析方法，在對(duì)建筑材料繼續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，也會(huì)隨著分析方法的變化而呈現(xiàn)出一定的差異。在優(yōu)化問(wèn)題的處理和分析中，僅僅依靠數(shù)字化軟件是難以滿(mǎn)足優(yōu)化設(shè)計(jì)的有關(guān)要求的，對(duì)此進(jìn)行概念設(shè)計(jì)有重要意義。而不同的設(shè)計(jì)人員在經(jīng)驗(yàn)、能力、素質(zhì)上會(huì)有所差異，對(duì)概念設(shè)計(jì)的理論認(rèn)知也有一定的不同，需要對(duì)設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)培訓(xùn)，不斷地提升人員的經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)，保證設(shè)計(jì)人員具備較高的專(zhuān)業(yè)能力和素質(zhì)，從而真正地實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化。

5.4 房屋建筑防震安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通常來(lái)說(shuō)，延性分支體系是房屋抗震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，保證房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件間具備良好的延性，有效提升房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能，比如剪力墻與延性框架兩分體的連接可構(gòu)造框剪結(jié)構(gòu)。此外，在房屋建筑結(jié)構(gòu)體系中，使用對(duì)稱(chēng)、剛度均勻的方式也能有效地降低地震災(zāi)害的發(fā)生，房屋建筑結(jié)構(gòu)延展性設(shè)計(jì)對(duì)降低地震災(zāi)害也有很大幫助。

特大地震中多會(huì)同時(shí)伴隨余震，如果在房屋結(jié)構(gòu)中設(shè)置防震線(xiàn)，能夠?qū)⒌卣馂?zāi)害帶來(lái)的損失降到最低，次要構(gòu)件可以設(shè)置在地震破壞的位置，使用這樣的方式起到消耗地震能量的作用，也能對(duì)重要構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該注重提高防震冗余度要求，同時(shí)建立結(jié)構(gòu)體系屈服分布狀態(tài)，以便有效地降低地震災(zāi)害的作用力[4]。對(duì)此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中還需合理地使用防震技術(shù)，全面地提升房屋建筑的抗震水平。

5.5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

基礎(chǔ)是整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)和根本，基礎(chǔ)發(fā)揮著承載上部建筑結(jié)構(gòu)的作用，而且還能將重量、受力等分置在周?chē)恋刂?。一般?lái)說(shuō)，房屋建筑多以樁基礎(chǔ)為主要基礎(chǔ)形式，常見(jiàn)的是灌注樁和預(yù)制樁。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化指的是在保證房屋工程施工質(zhì)量的情況下，致力于降低工程的造價(jià)，從材料用量、施工進(jìn)度等方面進(jìn)行有效的控制。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載以及實(shí)際的地質(zhì)條件，選擇最適宜的樁型，在確定樁型后還需注重提高單樁的承載力，比如提高端部承載力以及樁周土體承載力等。在步樁階段，需借助樁身材料的強(qiáng)度保證樁基礎(chǔ)可以均勻地受力，各樁受力保證與樁基承載力接近。

5.6 地下室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

地下室結(jié)構(gòu)在整個(gè)房屋建筑的總成本中占有較大的比例，對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)也十分重要。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意以下方面的問(wèn)題：第一，合理控制層高。在保證滿(mǎn)足房屋建筑使用功能的基礎(chǔ)上盡可能地降低地下室的層高，可以減少鋼筋、混凝土的用量，也能有效地降低維護(hù)方面的費(fèi)用。特別在地下水多的區(qū)域，水浮力是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，當(dāng)水發(fā)揮控制作用時(shí)，適當(dāng)?shù)販p少地下層高能夠減少抗撥樁的數(shù)量，并降低底板配筋。第二，地下室結(jié)構(gòu)的水浮力、土壓力比較大，側(cè)墻及底板在抵抗外力的過(guò)程中也需使用較多的配筋用量，為此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致分析，在保證規(guī)范計(jì)算的基礎(chǔ)上落實(shí)分段配筋，受力較小部位可設(shè)置小的通長(zhǎng)鋼筋，反之可在局部進(jìn)行附加[5]。

5.7 建筑、室內(nèi)、結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)優(yōu)化

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需保證整個(gè)房屋建筑以及室內(nèi)的合理性、美觀(guān)性。結(jié)構(gòu)柱、剪力墻也需與建筑平面功能維持一致，在保證結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上減少結(jié)構(gòu)柱、剪力墻的截面尺寸。在結(jié)構(gòu)梁布置的過(guò)程中需保證與建筑墻體處于同寬，若結(jié)構(gòu)梁寬于建筑墻，可將結(jié)構(gòu)梁偏向次要空間，比如衛(wèi)生間、廚房等。

6.結(jié)語(yǔ)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性間有著緊密的關(guān)系，為此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)在考慮房屋建筑結(jié)構(gòu)安全性以及功能性的基礎(chǔ)上加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性的規(guī)劃。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要加強(qiáng)優(yōu)化技術(shù)的合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化，借此全面提升工程的施工效果，以便促使工程成本控制目標(biāo)得到最優(yōu)化。優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的合理運(yùn)用，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)房屋建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展有重要意義。