縱論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)如何進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化

趙鵬

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對(duì)建筑工程的安全性、穩(wěn)定性、美觀性以及節(jié)能環(huán)保性能都提出了新的要求，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，也要以綠色建筑的發(fā)展理念為指導(dǎo)，通過(guò)技術(shù)優(yōu)化提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平和質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，科學(xué)運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)，對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)、承重結(jié)構(gòu)以及細(xì)部結(jié)構(gòu)等各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，同時(shí)，應(yīng)根據(jù)新型建筑給排水以及電氣系統(tǒng)的要求對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以適應(yīng)現(xiàn)代建筑多元化功能的要求。此外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化中，還應(yīng)充分考慮建筑外觀的美觀性等因素，進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)向綠色可持續(xù)性發(fā)展方向升級(jí)轉(zhuǎn)型。

1 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化的重要性分析

現(xiàn)代建筑工程對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有更高的要求，因此需要通過(guò)技術(shù)優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)，其平面布局更加合理，以確保結(jié)構(gòu)受力的平衡性。通過(guò)技術(shù)優(yōu)化可以提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，在保證建筑結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上降低工程造價(jià)，創(chuàng)作更大的經(jīng)濟(jì)效益。此外，通過(guò)技術(shù)優(yōu)化還使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑外觀的美觀性要求相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)的審美要求，并豐富建筑結(jié)構(gòu)的功能，從而全面提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中技術(shù)優(yōu)化要點(diǎn)分析

2.1 建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化

建筑工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的核心環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平將對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力、抗震能力以及對(duì)資源的消耗程度等產(chǎn)生重要的影響，因此，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。目前，在建筑國(guó)內(nèi)工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大多采用的是框架結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)以及框剪結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型，其中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要采用較大截面的墻柱結(jié)構(gòu)，會(huì)影響建筑工程內(nèi)部空間的利用率。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)建筑材料的消耗相對(duì)較少，且能夠有效提高建筑工程整體結(jié)構(gòu)的抗震性能?？蚣艚Y(jié)構(gòu)則能夠廣泛適應(yīng)多種環(huán)境條件下的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，且其抗側(cè)性能以及抗震性能較為突出。不同的建筑工程結(jié)構(gòu)形式的性能特點(diǎn)存在一定的差異，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑工程的具體情況，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)影響因素的綜合分析對(duì)建筑工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，以提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，降低工程造價(jià)，使建筑工程項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 建筑平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑工程平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)積極應(yīng)用專業(yè)模型構(gòu)建以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，以提高建筑工程平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可行性。利用三維建筑技術(shù)以及專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件可以更好地對(duì)平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需要考慮的如建筑烈度要求、抗震要求、整體受壓以及局部受壓等因素進(jìn)行綜合性的分析，為荷載道短以及截面抗震驗(yàn)算等設(shè)計(jì)工作提供便利，從而達(dá)到優(yōu)化建筑工程平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。

2.3 建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化

建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)保證建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定以及控制工程造價(jià)均會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此，要對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。目前，在建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。比較常見的樁基礎(chǔ)主要包括預(yù)制樁以及灌注樁等類型。其中灌注樁雖然能夠較好地滿足建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載上部荷載、總重控制以及沉降控制要求，但是，其施工工期相對(duì)較長(zhǎng)。而預(yù)制樁由于可以采用工廠化方式進(jìn)行批量規(guī)模生產(chǎn)加工，所以其施工效率較高，能夠有效加快施工進(jìn)度。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況以及工期要求等優(yōu)化選擇相應(yīng)的樁基結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為了適應(yīng)建筑深基坑的要求，合理控制作用于樁身以及樁端部分的地基土壓力，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)樁身長(zhǎng)度，以降低摩擦阻力，提高樁身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，在建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的樁位設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量即將軸線樁設(shè)置于建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的下方，以達(dá)到控制底板厚度以及減少鋼筋等資源的消耗量的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)化。

2.4 建筑承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化

承重墻是建筑結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)規(guī)模以及設(shè)置數(shù)量的合理性將對(duì)建筑工程整體結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性以及建筑空間的利用率等產(chǎn)生較大的影響，因此，需要對(duì)建筑承重墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。在建筑承重墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，應(yīng)采用具有及較高穩(wěn)定性和強(qiáng)度的建筑材料提高承重墻結(jié)構(gòu)的抗壓能力以及抗震能力。同時(shí)應(yīng)優(yōu)化承重墻的設(shè)置數(shù)量以及結(jié)構(gòu)規(guī)模，雖然較大較多的承重墻設(shè)計(jì)能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，但是會(huì)影響建筑室內(nèi)空間利用率，且較不美觀，不符合現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，所以在設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)在保證建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上將其結(jié)構(gòu)規(guī)模適當(dāng)減小，并提高墻體結(jié)構(gòu)的抗剪能力，從而兼顧建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在穩(wěn)定性以及美觀性等方面的要求，達(dá)到技術(shù)優(yōu)化的目的。

2.5 建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化

在對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化時(shí)，還應(yīng)高度重視對(duì)建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中可以采用多個(gè)矩形板拼接方式處理異形板，以提高結(jié)構(gòu)受力的平衡性，并減少拐角縫的存在。同時(shí)，在建筑框架抗震墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如需使用冷軋帶肋鋼筋材料時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼筋用量進(jìn)行合理控制，以便于后續(xù)的施工操作，并達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極應(yīng)用三維仿真模擬等先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建三維模型能夠?qū)ㄖ?xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行直觀準(zhǔn)確的呈現(xiàn)，從而使建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化更加便捷。

2.6 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)美觀性技術(shù)優(yōu)化

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)也提出了新的要求，在保證建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，還應(yīng)兼顧建筑外觀的美觀性，以滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際需求。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮建筑外觀的視覺效果要素，將現(xiàn)代審美元素融入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段妥善協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)與外觀美觀性之間的關(guān)系，以取得二者的平衡性，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化目標(biāo)，創(chuàng)作出富有現(xiàn)代建筑風(fēng)格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品。

2.7 根據(jù)建筑給排水技術(shù)要求優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

給排水系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑工程中不可或缺的組成部分，因此在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)充分考慮建筑給排水系統(tǒng)的技術(shù)要求。給排水系統(tǒng)往往需要使用較多的機(jī)械設(shè)備以及管網(wǎng)設(shè)施，這些設(shè)備客觀上加大了建筑結(jié)構(gòu)的荷載，其在施工時(shí)經(jīng)常會(huì)對(duì)建筑梁柱結(jié)構(gòu)造成破壞。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，并確保給排水系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)化給排水設(shè)施的布設(shè)位置，并科學(xué)布設(shè)預(yù)留孔洞以及預(yù)留空間，盡量避免在后期施工時(shí)給排水管線貫穿對(duì)建筑梁柱結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)預(yù)留孔洞以及貫穿墻體應(yīng)采取必要的加固處理，以確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.8 根據(jù)建筑電氣系統(tǒng)技術(shù)要求優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑中涉及的電氣設(shè)備較多，電氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，電氣管線以及設(shè)備安裝均對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了較高的要求，同時(shí)，高層建筑中電梯等系統(tǒng)安裝對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算以及空間布局等都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，以適應(yīng)建筑電氣系統(tǒng)的實(shí)際要求。例如，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)化梁體以及墻體結(jié)構(gòu)厚度，合理預(yù)留孔洞位置，以便于后期電氣管線的安裝。此外，還應(yīng)根據(jù)電梯特點(diǎn)對(duì)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保電梯運(yùn)行安全等。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)運(yùn)用現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念以及先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)建筑結(jié)構(gòu)主體、平面、細(xì)部以及各相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代電氣系統(tǒng)技術(shù)要求、給排水系統(tǒng)技術(shù)要求等優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，完善建筑功能。此外，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)充分考慮建筑外觀美觀性要求等要素，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)優(yōu)化全面提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平和質(zhì)量，使建筑工程更加安全、穩(wěn)定、美觀且具有較高的經(jīng)濟(jì)性和美觀性，從而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。