淺談房屋設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的實(shí)際應(yīng)用

顧斌

摘 要：如今的建筑市場中，建設(shè)單位要求以最低的建筑成本完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)要求，因此，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)日益普及，并越來越受重視。本文對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相關(guān)概念進(jìn)行了介紹，闡述了房屋設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)優(yōu)化 實(shí)際應(yīng)用 節(jié)能環(huán)保

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

房屋建筑是一項(xiàng)投資巨大的工程，各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也需要涉及多方面內(nèi)容，必須考慮各方面的因素。房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化可以大致分為整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩種，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要包括以下內(nèi)容：（1）對(duì)房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，包括建筑方案的布局及結(jié)構(gòu)形式的選擇；（2）對(duì)房屋建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化；（3）根據(jù)房屋建筑的具體特性，結(jié)合整個(gè)建造過程，對(duì)其資金損耗進(jìn)行控制，提高資金的使用效率。

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，房屋建筑的“商品”屬性愈加明顯，投資方總希望實(shí)現(xiàn)利潤的最大化。因此，設(shè)計(jì)人員不應(yīng)“閉門造車”，而應(yīng)掌握整個(gè)建設(shè)過程，充分利用有限的資源，提高建筑材料和器械的使用效率。根據(jù)以往的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過房屋建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化之后，工程損耗可以降低5%～30%左右。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化具有非常顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，只有采取積極主動(dòng)的優(yōu)化態(tài)度，才能讓房屋建筑更加的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化詳述

2.1 優(yōu)化概念設(shè)計(jì)的含義

不同的房屋建筑選擇不同的優(yōu)化方式會(huì)帶來截然不同的效果，因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和思想影響著建筑的優(yōu)化效果，也讓優(yōu)化概念成為了優(yōu)化設(shè)計(jì)的基石。優(yōu)化概念在建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)方面占據(jù)著非常重要的位置，正確概念的提出需要設(shè)計(jì)人員具有非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、具備全面理解建設(shè)項(xiàng)目的能力，協(xié)調(diào)建筑，結(jié)構(gòu)，水，電等專業(yè)的能力，以便提出更具針對(duì)性和可操作性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2.2 優(yōu)化概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

優(yōu)化概念設(shè)計(jì)在大方向上把握整個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的脈絡(luò)，突破各專業(yè)的壁壘，只有整體上把握整個(gè)優(yōu)化過程，才能真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的目的。近年來國內(nèi)發(fā)生的各種地質(zhì)災(zāi)害讓房屋的抗震性能受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。所以，抗震概念是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容。由于地震災(zāi)害發(fā)生的復(fù)雜性和強(qiáng)度等級(jí)的不確定性，使得抗震計(jì)算設(shè)計(jì)很難準(zhǔn)確的進(jìn)行。而概念設(shè)計(jì)綜合考慮影響抗震性能的各種因素和經(jīng)濟(jì)因素，從整體上確保建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性。國內(nèi)不同地區(qū)對(duì)于房屋的抗震設(shè)防要求不盡相同，在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求的前提下，通過概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，盡可能減少項(xiàng)目資金投入，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，概念設(shè)計(jì)扮演著領(lǐng)導(dǎo)者的角色，是工程安全的基石。

3 房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方針

3.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇

建筑物的結(jié)構(gòu)形式從根本上決定了建筑物的造價(jià)，因此，結(jié)構(gòu)形式的選擇對(duì)工程造價(jià)的控制至關(guān)重要。普通房屋建筑的結(jié)構(gòu)類型大致可以劃分為以下幾種：（1）剪力墻結(jié)構(gòu)，以混凝土墻板為基礎(chǔ)，這種結(jié)構(gòu)形式具有非常顯著的特點(diǎn)，自身抗震能力優(yōu)良，整體性好，能和分隔墻體統(tǒng)一設(shè)計(jì)，避免梁，柱的外露，滿足建筑功能和感官要求，而且鋼筋等材料使用數(shù)量較低，在高層建筑當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。（2）框架結(jié)構(gòu)，以其布局的靈活性以及造價(jià)的低廉性等方面的巨大優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，但其柱，梁結(jié)構(gòu)自身的截面大，抗震能力相對(duì)比較弱，且無法避免梁，柱的外露，因此在高層建筑和住宅建筑中的使用受到很大限制；（3）混合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式充分吸收了兩者的優(yōu)勢，并且適當(dāng)?shù)囊?guī)避了兩者的缺陷，將上述兩者有機(jī)結(jié)合，揚(yáng)長避短。因此，這種形式在工程建設(shè)當(dāng)中被廣泛使用，其兼具優(yōu)良的抗震性能和對(duì)建筑功能的適應(yīng)性能。

以上三種結(jié)構(gòu)形式，各自存在一些不足和缺陷，但是各自的優(yōu)點(diǎn)也很突出，因此，在房屋建筑工程實(shí)施之前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，進(jìn)行細(xì)致的建筑設(shè)計(jì)方案規(guī)劃，應(yīng)用新技術(shù)和新理念，從不同的角度對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行分析和比較，一切從具體項(xiàng)目出發(fā)，選擇適合項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在滿足業(yè)主要求的前提下，建設(shè)出既安全又經(jīng)濟(jì)的建筑。

3.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

我們身處在一個(gè)信息化的時(shí)代，計(jì)算機(jī)普遍應(yīng)用在日常生活中，，設(shè)計(jì)人員可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用來模擬多種情況下房屋建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。在房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，很多細(xì)節(jié)問題在設(shè)計(jì)時(shí)非常容易被人忽略，給房屋建設(shè)帶來隱患，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可以避免此類情況的發(fā)生，不但可以大幅提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化人員的工作效率，也可以為工程建設(shè)的順利進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。

TBCAD軟件在結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，該軟件通過對(duì)結(jié)構(gòu)方案的詳細(xì)分析，給出不同優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇，更全面，有效的完成優(yōu)化任務(wù)。在具體的操作過程中分為兩個(gè)步驟進(jìn)行：（1）對(duì)建設(shè)過程中的各種要素進(jìn)行整合，綜合分析，根據(jù)具體項(xiàng)目選擇合適的優(yōu)化方案，以期達(dá)到優(yōu)良的整體結(jié)構(gòu)性能。（2）對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中使用的構(gòu)件強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化，盡量使用高強(qiáng)度的建材，如高強(qiáng)度鋼筋，高強(qiáng)度混凝土等，以期用盡量少的建筑材料達(dá)到結(jié)構(gòu)所要求的強(qiáng)度要求。

3.3 節(jié)能環(huán)保優(yōu)化

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的理念體現(xiàn)在社會(huì)的各個(gè)方面，房屋建設(shè)也不例外，但是節(jié)能環(huán)保并不是一味的增加投入，而是通過綠色建筑的理念，根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，因地制宜，用盡量少的資金投入，實(shí)現(xiàn)建筑物節(jié)能環(huán)保的功能。首先，應(yīng)結(jié)合工程所處的地理位置、氣候條件以及建筑物的實(shí)際情況，選擇能夠保證房屋接受到更為合理的陽光照射和更為順暢的室內(nèi)通風(fēng)的建筑朝向。其次，盡量選擇一些相對(duì)簡單的建筑外形，減少不必要的外挑和內(nèi)縮，盡量避免與寒風(fēng)呈90°角，這樣在不追加投資的情況下，就能夠獲得高效的節(jié)能效果。最后，在面對(duì)陽光一側(cè)，窗戶面積應(yīng)盡可能擴(kuò)大，數(shù)量上也應(yīng)盡可能的增多；在背光一側(cè)，應(yīng)盡量減少窗戶的數(shù)量，這樣做的目的是防止熱量的過度散失。另外，還要盡可能地提高門窗的保溫能力。加裝地暖設(shè)備和太陽能設(shè)備，可以使用無污染且高效率的自然資源，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是需要從多個(gè)方面入手的系統(tǒng)工作，同時(shí)安全性、合理性和節(jié)能性等多方面問題都應(yīng)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。設(shè)計(jì)優(yōu)化的工作就是要找到一種最佳的組合方式，將建筑物中的各種要素有機(jī)融合，在保證安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化要求我們?cè)趯?shí)踐中善于思考、敢于探索，針對(duì)不同建筑需求、地理地貌進(jìn)行差異性選擇，以保證優(yōu)化方案的科學(xué)性與可行性。

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