淺談建筑設(shè)計中結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

李萬琴

【摘要】在當(dāng)代的房屋建筑工程上，房屋建筑不僅要在要迎合市場在建筑外觀及建筑布局方面下功夫，還要保證質(zhì)量安全情況下降低工程成本，前期策劃與設(shè)計決定了房地產(chǎn)項目70%～85%的項目成本，而結(jié)構(gòu)成本在建安成本中占據(jù)了40%～60%的比重。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在整個房屋建筑業(yè)的使用中發(fā)揮了重要作用。本文分析總結(jié)了建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法及建設(shè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的實際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用分析

1、引言

近幾年房地產(chǎn)市場競爭越來越激烈，地產(chǎn)單位為了適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)帶來的挑戰(zhàn)和行業(yè)競爭，越來越注重消費者的需求，對建筑外觀及建筑布局方面進(jìn)行更多的關(guān)注，同時對工程成本的控制越來越嚴(yán)格，這就使得在現(xiàn)階段的房屋建筑過程中，不僅要求施工單位對建筑物的施工進(jìn)度下功夫，還要在設(shè)計階段優(yōu)化設(shè)計，多管齊下控制工程成本。對設(shè)計單位而言，出完施工圖甚至在施工圖進(jìn)行中便有專業(yè)的優(yōu)化單位優(yōu)化圖紙，這種情況越來越變得常態(tài)化了。綜合來看，在保障建筑物安全性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，更好地保證建筑物建筑結(jié)構(gòu)功能及品質(zhì)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的發(fā)展是必然。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的重要性

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在整個房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮著特別重要的作用，在房屋建筑項目中，尤其是現(xiàn)在占據(jù)主導(dǎo)地位的高層項目中，為了保障項目的安全性和經(jīng)濟(jì)性，就必須運用房屋建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用，不僅需要相關(guān)的工作人員擁有著堅實的理論基礎(chǔ)，還要有著足夠的設(shè)計經(jīng)驗。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是非常有必要的，它的重要性可以從以下兩點進(jìn)行考慮。

2.1滿足消費者需求，增加建筑商經(jīng)濟(jì)利益

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，會更多的考慮到消費者的需求，使房屋建筑更受到消費者的喜愛，從而使建筑商獲得更高的商業(yè)利益。經(jīng)過了建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，建筑物會安全穩(wěn)定且功能性更強(qiáng)，建筑物的房屋結(jié)構(gòu)空間性更好，保證了建筑品質(zhì)。

2.2安全性的提高

在對房屋建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，對房屋建筑物的整體設(shè)計進(jìn)行考慮，這樣不僅能設(shè)計出房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化還能找到建筑物建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的部分，比如說部分結(jié)構(gòu)抗震性能做的不到位，部分結(jié)構(gòu)的承載能力不足等等問題。從而在房屋建筑的優(yōu)化設(shè)計中得到補(bǔ)充設(shè)計，同時又能滿足建筑的各項功能要求。

3、常見房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

3.1房屋建筑上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，城市可供建設(shè)用地的面積越來越少，導(dǎo)致城市高層建筑物越來越多。建筑物層數(shù)越多，對地基承載力要求越高，可能有誘發(fā)的地基不均勻沉降問題更加突出。因此對房屋建筑上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化顯得尤為重要。在房屋建筑上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程中常表現(xiàn)為剪力墻的優(yōu)化過程，應(yīng)注意以下幾個方面內(nèi)容：（1）在優(yōu)化過程中要確保剪力墻質(zhì)量的均勻程度，若優(yōu)化不合理導(dǎo)致剪力墻質(zhì)量不均勻，就會使得剪力墻不同位置的受力狀況存在明顯差異，在施工過程中可能導(dǎo)致局部剪力墻受力過大而破裂;（2）確保樓層平面剛度中心和結(jié)構(gòu)重心重合，若二者重合，則導(dǎo)致受力重心發(fā)生偏移，進(jìn)而使得承重墻的受力不平衡，不僅容易造成不均勻沉降等問題，還容易造成承重墻局部受力過大引起承重墻局部破裂等現(xiàn)象;（3）盡可能的消減外載荷的扭轉(zhuǎn)作用，在房屋建筑上部結(jié)構(gòu)中不可避免的存在外載荷的影響，若外載荷量過大，則產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用更加強(qiáng)烈，容易影響或改變整體受力狀況。因此，在優(yōu)化過程中應(yīng)結(jié)合房屋建筑結(jié)構(gòu)特征，選用大開間剪力墻，盡可能的增加墻肢數(shù)量，在確保建筑樓層平面剛度滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，盡可能的減少混凝土使用量。

3.2房屋建筑結(jié)構(gòu)與給排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

給排水系統(tǒng)與居民的生活息息相關(guān)，包括廚房用水、浴室用水等系統(tǒng)，若給排水系統(tǒng)設(shè)計與建筑結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，不僅影響房屋內(nèi)部美觀，而且對人們的生活產(chǎn)生較大的影響。因此，加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)與給排水系統(tǒng)協(xié)調(diào)性優(yōu)化直觀重要。建筑物的給排水系統(tǒng)需要較大的機(jī)械設(shè)備，但由于機(jī)械設(shè)備的載荷強(qiáng)度較大，因此一般將給排水系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備設(shè)計在地下室內(nèi)。此外，給排水機(jī)械設(shè)備差異較大，主要表現(xiàn)在設(shè)施管道粗細(xì)不一，因此應(yīng)對結(jié)構(gòu)中設(shè)計的孔徑位置、尺寸大小、預(yù)埋深度等進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)穿孔位置的穩(wěn)定性等。

3.3整體優(yōu)化與局部優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，具有明顯的復(fù)雜性和層次性，尤其是現(xiàn)代化高層建筑物以及復(fù)雜建筑物，建筑結(jié)構(gòu)具有更加獨特的層次性。總體上，建筑結(jié)構(gòu)的層次性主要包括設(shè)計體系和結(jié)構(gòu)體系兩部分，前者主要體現(xiàn)在采用什么樣的建筑風(fēng)格、建筑方式等方面，后者主要體現(xiàn)在不同風(fēng)格系統(tǒng)下的建筑結(jié)構(gòu)方面。因此，對于建筑物層次性方面的優(yōu)化主要指的是設(shè)計過程中對建筑整體結(jié)構(gòu)下屬系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使得最終建筑結(jié)構(gòu)更加合理。房屋建筑物是復(fù)雜的，是由不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成的復(fù)雜體，包括承重系統(tǒng)、水電系統(tǒng)等多方面，因此在房屋建筑設(shè)計過程中無論哪一方面出現(xiàn)設(shè)計不合理，就會導(dǎo)致整個建筑結(jié)構(gòu)不合理，進(jìn)而影響建筑的整體安全性能和美觀。對于不同系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行局部優(yōu)化，不僅減少了大量的工作量，提高建筑物的安全性能，還能使得局部設(shè)計更加美觀、更加貼合整體設(shè)計。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一般采用整體優(yōu)化和局部優(yōu)化相結(jié)合的方式進(jìn)行。

3.4房屋建筑與建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性優(yōu)化

對高層建筑物或者復(fù)雜建筑物來講，建筑物對建筑墻體和柱體的要求更高。因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中除了確保建筑墻體與柱體滿足相應(yīng)行業(yè)標(biāo)注規(guī)范外，還需對建筑與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性進(jìn)行優(yōu)化處理，在協(xié)調(diào)性優(yōu)化過程中應(yīng)盡可能的使房屋的進(jìn)深與開間保持一致性，不僅能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，而且對建筑結(jié)構(gòu)的外觀、內(nèi)觀布局的美化直觀重要。在高層建筑結(jié)構(gòu)或者復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中應(yīng)盡可能的避免復(fù)雜結(jié)構(gòu)的使用，盡可能的降低復(fù)雜設(shè)計的使用率，不僅能夠提高建筑施工效率，而且能夠減少施工錯誤。此外，盡可能的使得樓層截面面積與樓層高度保持協(xié)調(diào)。對于樓梯與電梯來說是常用的公共通道，設(shè)計合理與否與居民的生活息息相關(guān)，在優(yōu)化過程中在確保建筑結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件強(qiáng)度和剛度滿足要求的基礎(chǔ)上對非承重構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化處理，盡可能的選用輕質(zhì)材料。