房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探究

張 虎

（甘肅寧遠(yuǎn)建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司， 甘肅 蘭州 730030）

1 探討優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

1.1 能夠有效的提升建筑材料的利用效率

為了獲得更豐富的經(jīng)濟(jì)效益，在保障房屋建筑的質(zhì)量的前提下，需要通過開展科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來有效的節(jié)約資金，提高資金的利用效率。從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際操作來看，結(jié)構(gòu)性能良好的方案所使用的結(jié)構(gòu)材料并不一定是價(jià)格最高的，性價(jià)比高的材料也能夠發(fā)揮出最佳的結(jié)構(gòu)性能。這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要把提升材料利用率作為工作重點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員要通過綜合應(yīng)用各種新型材料。例如：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等新型的建筑材料，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和最終效果。同時(shí)，新型材料在許多方面有明顯的優(yōu)勢，如鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度、抗變形能力方面有明顯的優(yōu)勢。鋼管和混凝土材料的有機(jī)結(jié)合，能夠大大提升該材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。通過充分、高效的利用鋼管對混凝土的作用，使該結(jié)構(gòu)呈三向受壓的狀態(tài)，進(jìn)而顯著提升該材料結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度。相較于普通的鋼管結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土能夠在其自重和承載力保持一致的前提下，有效的節(jié)省將近一半的鋼材，能夠很好的簡化原本需要實(shí)施的焊接工序，減少工作人員的工作任務(wù)量。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)與混凝土相比，能夠減少將近一半的構(gòu)件截面面積，相應(yīng)的就減少一半左右的材料用量。能夠在有效的節(jié)省材料的同時(shí)，提升材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，大大提升材料的利用率，在保障建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時(shí)，還能夠有效的控制工程項(xiàng)目成本，提升材料的利用率[2]。

1.2 能夠很好的推動建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性的提升

隨著高層建筑數(shù)量的增加，建筑墻體和柱的面積也在不斷的擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)的自重不斷增大，各種管線鋪設(shè)的長度也越來越長。也就是說，如果建筑的層高降低，所使用的建筑材料也會相應(yīng)的減少，還能夠有效的提升建筑的抗震性。如果建筑的高度降低，兩棟建筑之間的日照距離也會相應(yīng)的發(fā)生改變，最終有效的減少用地面積。如果建筑面積相同，采用接近于方形的形狀，相對的能夠減少房屋建筑外墻的周長系數(shù)，就能夠減少建筑基礎(chǔ)裝修和建筑內(nèi)表面和外表面的裝修，進(jìn)而有效的推動房屋建筑經(jīng)濟(jì)性的提升。合理的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠從整體上節(jié)省房屋建筑工程造價(jià)，為建筑工程企業(yè)爭取更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 簡要概述現(xiàn)階段房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容不夠完善、詳盡

房屋建筑工程建設(shè)離不開圖紙，設(shè)計(jì)圖紙是開展房屋建筑項(xiàng)目工程建設(shè)必不可少的要素之一。開展房屋建筑工程項(xiàng)目施工的各個(gè)步驟、各個(gè)環(huán)節(jié)，都需要圖紙作為參考和引導(dǎo)。只有設(shè)計(jì)完善、詳細(xì)、科學(xué)的結(jié)構(gòu)圖紙，才能夠?yàn)楹罄m(xù)開展項(xiàng)目施工提供便利支撐，從而有效的避免后續(xù)施工出現(xiàn)不必要的變更、修改的問題。但是現(xiàn)階段部分單位設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖紙并不詳盡，許多細(xì)節(jié)并未落實(shí)到位，對于建筑結(jié)構(gòu)類型、抗震等級要求并未按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)標(biāo)明，也沒有詳細(xì)的列舉有關(guān)墻體材料類型的內(nèi)容。由于一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的專業(yè)性不強(qiáng)，未能按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行科學(xué)、合理的圖紙繪制，圖紙中所涉及的內(nèi)容標(biāo)識不清晰，內(nèi)容不準(zhǔn)確，給房屋建筑施工造成了嚴(yán)重的消極影響，成為引發(fā)安全事故問題的導(dǎo)火索。

2.2 房屋建筑基礎(chǔ)選型不夠合理

房屋建筑的功能性固然重要，但也絕不能忽視其安全性。提升房屋建筑的安全水平，需要有關(guān)人員從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中著手，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。建筑工程的安全水平受到多個(gè)方面因素的影響，例如建筑結(jié)構(gòu)選型科學(xué)與否、使用材料是否符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求、建筑結(jié)構(gòu)的承載性是否符合標(biāo)準(zhǔn)，等等。然而現(xiàn)階段我國建筑行業(yè)存在明顯的基礎(chǔ)選型不合理的問題，房屋建筑承載性不能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，房屋建筑施工基礎(chǔ)差，后期建筑物發(fā)生不均勻沉降等等。這一系列問題隨之而來，最終引發(fā)嚴(yán)重的房屋建筑安全事故。

3 探討優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的基本原則

3.1 堅(jiān)持功能性原則

房屋建筑既要滿足用戶的居住需要，還要具備其他多項(xiàng)功能。隨著人們物質(zhì)文化水平的有效提升，人們對住宅的要求也越來越高。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要堅(jiān)持功能性的原則，切實(shí)為用戶創(chuàng)造更良好的居住體驗(yàn)。

3.2 堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性原則

由于房屋建筑設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容有很多，開展設(shè)計(jì)工作、施工建設(shè)都需要用到大量的施工建設(shè)材料和相關(guān)工藝技術(shù)。只有優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，才能夠有效的節(jié)省房屋建筑建設(shè)成本。人們物質(zhì)生活水平的提升，房屋建筑建設(shè)施工的成本也在不斷的增加。在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要充分的討論成本問題，有效控制成本，在保證項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量和安全性的前提下，做好對資金支出問題的有效控制，提升預(yù)算規(guī)劃的科學(xué)性和有效性，才能夠更好的推動房屋建筑工程項(xiàng)目有序、平穩(wěn)、高效進(jìn)行。

3.3 堅(jiān)持安全性原則

安全性是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要堅(jiān)持的最基本、最首要的原則。房屋建筑的安全性直接影響人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員需要把安全性原則作為基礎(chǔ)性原則，綜合考慮各方面因素，排查房屋施工建設(shè)的安全隱患問題。要落實(shí)好安全管理工作，加強(qiáng)安全教育宣傳力度。

4 探討優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體方案

4.1 從整體上優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

推動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的整體水平和質(zhì)量，需要有關(guān)單位首先對建筑方案展開科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體來講，可以從以下幾方面著手。第一，要科學(xué)分析統(tǒng)籌各項(xiàng)因素，全方位定位，要建立在整體的視角上，科學(xué)統(tǒng)籌各項(xiàng)資源和各類技術(shù)，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法能夠符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。第二，要做好原材料質(zhì)量控制。要確保各個(gè)部件、各個(gè)材料質(zhì)量合格，確保各個(gè)部件的功能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠正常、充分發(fā)揮。第三，要充分的分析和考量外部因素。有關(guān)單位要做好對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外部影響因素的有效控制，做好對人力、物力等方面消極因素的有效控制，嚴(yán)格排查出影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)和隱患問題[3]。第四，要進(jìn)一步簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于房屋建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)很繁雜，在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)很容易出現(xiàn)計(jì)算誤差的問題，造成房屋建筑建設(shè)成本增加，不利于開展成本控制工作。為此，有關(guān)單位需要合理控制影響因素，簡化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。簡化建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)容，需要按照建筑設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。以房屋抗震設(shè)計(jì)工作為例，設(shè)計(jì)人員要首先明確結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按照力學(xué)原理，進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)的平衡性和穩(wěn)定性，要有效簡化抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)因素，減輕建筑物的抗震負(fù)載力，從整體上促進(jìn)結(jié)構(gòu)抗震性能的提升，并制定符合抗震設(shè)計(jì)要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在保證建筑結(jié)構(gòu)承載力的同時(shí)，簡化建筑結(jié)構(gòu)[4]。如下圖1所示：

圖1 房屋抗震設(shè)計(jì)

4.2 地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)

地基設(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性內(nèi)容。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要把地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵。在開展設(shè)計(jì)工作之前，設(shè)計(jì)人員需要詳細(xì)、全面的考量地基的實(shí)際情況，做好科學(xué)的地質(zhì)勘測，科學(xué)分析和計(jì)算地質(zhì)承受力，還要堅(jiān)持安全性原則，有序、安全、高效的落實(shí)好項(xiàng)目安全實(shí)施。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要肩負(fù)好自身的職責(zé)，全面、細(xì)致的分析地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素，并以此為依據(jù)做出科學(xué)預(yù)案，綜合考慮各方面影響地基設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)隱患，清晰、明確的梳理安全問題。在施工現(xiàn)場還要安裝防護(hù)設(shè)備。

4.3 優(yōu)化剪刀墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗震性能，有關(guān)單位需要高度重視剪刀墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，高效、廣泛的應(yīng)用剪刀墻。良好的剪刀墻結(jié)構(gòu)，能夠大大提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少事故問題產(chǎn)生的可能，提升建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)對自然災(zāi)害的能力，為人們創(chuàng)造更加安全的居住環(huán)境和生活環(huán)境。科學(xué)設(shè)計(jì)剪刀墻結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)人員做好剪刀墻重量的均勻分布，要確保建筑平面的剛度和房屋建筑各層的結(jié)構(gòu)重點(diǎn)能夠保持一致。設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注剪刀墻的承重，關(guān)注剪刀墻水平方向的相關(guān)問題，綜合考慮剪刀墻的角度平衡的問題。在進(jìn)行施工建設(shè)的過程中，設(shè)計(jì)人員還要結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際情況，綜合分析剪刀墻的承受能力，科學(xué)計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，明確工程項(xiàng)目的實(shí)際需要，盡可能的提升剪刀墻結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

4.4 做好建筑結(jié)構(gòu)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員需要高度重視電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電氣安裝的相關(guān)問題。設(shè)計(jì)人員要以導(dǎo)向的方式為基本方式，做好電氣系統(tǒng)在樓板、墻體等位置的安裝。要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備安裝，確保電氣安裝的科學(xué)性。在施工建設(shè)的過程中，可能會出現(xiàn)電氣穿過梁體的情況，為此，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)留好孔洞，將梁體和墻體的寬度設(shè)置為一致，避免出現(xiàn)管線暴露在墻體之外的問題。由于房屋建筑中電梯部位有很多的建筑構(gòu)件，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)計(jì)算電梯部分的相關(guān)內(nèi)容，保證電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，一切為房屋建筑施工服務(wù)。

4.5 優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以強(qiáng)度、荷載力為依據(jù)，科學(xué)、有序的配置機(jī)械設(shè)備。特別要對地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要科學(xué)計(jì)算管道預(yù)留尺寸和深度，做好對建筑樓板鉆孔位置的管理，做好加固[5]。設(shè)計(jì)人員還要提升對水平方向管線的關(guān)注度，盡可能的避免貫穿梁體的情況。如果一定要穿過承重墻，有關(guān)人員需要按照規(guī)范要求，細(xì)致、科學(xué)的進(jìn)行加固處理，切實(shí)提升排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

4.6 做好室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)

做好室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)，包括空間尺寸設(shè)計(jì)、建筑內(nèi)家具尺寸設(shè)計(jì)、室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)、室內(nèi)活動區(qū)域設(shè)置、休閑區(qū)域和游戲區(qū)域的設(shè)置。設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要充分考慮到用戶的實(shí)際需求，還要滿足人體工學(xué)要求，按照人站立、坐臥等的尺度科學(xué)展開之內(nèi)裝修設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員還要善于利用自然能源，結(jié)合溫度、濕度等開展裝修設(shè)計(jì)，進(jìn)一步節(jié)省能源消耗。

綜上，文章介紹了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性，分析了當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，列舉了當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用需要堅(jiān)持的原則，最后探討了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用的具體方案和技術(shù)創(chuàng)新，其需要有關(guān)單位和設(shè)計(jì)人員從以往的實(shí)際工作中著手，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做好案例交流，做好專業(yè)知識技能的培訓(xùn)和交流活動，切實(shí)提升建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的創(chuàng)新，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的整體水平，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)單位開展相關(guān)工作提供一定的參考。