建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題與解決措施分析

畢明亮 吉林省世紀新創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司

1 前言

合理應用建筑概念設(shè)計能夠提高建筑設(shè)計的合理性，可以實現(xiàn)工程師實踐能力的提升。通過加強概念設(shè)計的應用和落實能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計師們的概念設(shè)計能力全面、科學地提升優(yōu)化，有助于培養(yǎng)設(shè)計人員改革創(chuàng)新意識。在具體應用概念設(shè)計過程中，應當明確建筑結(jié)構(gòu)受力概念，從多角度對建筑結(jié)構(gòu)的受力情況進行分析，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化。設(shè)計師秉持開拓創(chuàng)新理念，對不同建筑的需求進行合理分析，豐富和完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，將建筑物的活力提升，可以實現(xiàn)建筑設(shè)計方案經(jīng)濟性和安全性的提升。

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，在開展房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的過程中，設(shè)計單位不但要對建筑的實用性及安全性進行考慮，同時也要全面提升建筑的美觀性和經(jīng)濟性。所以在房屋建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需對建筑的安全、實用、美觀、經(jīng)濟進行保證，還要考慮對施工的便利性。因此，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計單位需要進行優(yōu)化設(shè)計，只有這樣，建筑的各項功能才能得到統(tǒng)一，進而可以促進我國建筑事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。基于此，本文圍繞建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用進行了分析和探討。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要意義

2.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計極大地降低了建設(shè)項目的總成本

通過數(shù)據(jù)分析可知，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對于節(jié)約建筑成本有著十分重要的作用。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠更加合理地利用建筑材料，不會產(chǎn)生各種浪費，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。另外，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，還需要制定一套完整的、科學的成本方案來節(jié)約房屋建筑成本。

2.2 提高房屋建筑的安全性

科技的發(fā)展使中國房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平得到了提升。受力分析軟件能夠為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更加可靠的數(shù)據(jù)，從而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和有效性，并且能夠用參數(shù)化的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，節(jié)約建筑成本、優(yōu)化建筑外觀、提升建筑工程安全性。

2.3 降低工程造價

建筑企業(yè)發(fā)展的最終目的是為了獲得利潤，因此房屋建筑工程施工的工程造價非常重要。在充分考慮房屋建筑工程安全性的同時，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的節(jié)約。不能一味地追求安全性而使建筑工程消耗過多的資源，因此需要對房屋建筑工程開展更加有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在房屋建筑工程安全性的基礎(chǔ)上，通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，盡可能地降低建筑工程施工成本，最終實現(xiàn)降低工程造價的目的。

2.4 提高房屋建筑的經(jīng)濟性

只有房屋建筑在采光、采暖、電梯等方面具備優(yōu)勢，才能夠更好地激發(fā)人們的購買欲望。但是很多樓盤在銷售的過程中由于某些因素不能夠達到居住者的要求而導致銷售狀況不佳。由于建筑工程的開展需要消耗巨大的成本，開發(fā)商為了能夠?qū)崿F(xiàn)利益最大化，將樓間距設(shè)置過小，樓層設(shè)置過高，增加了居住的不舒適程度，從而降低了樓盤的經(jīng)濟性。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應該充分考慮樓間距、樓層高度以及土地利用率，為房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的流程分析

3.1 對優(yōu)化模型進行合理建立

在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的過程中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型及計算方案是極為重要的。所謂結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，即是從眾多變量中選擇較為關(guān)鍵的參數(shù)，之后結(jié)合這些參數(shù)建立函數(shù)模型，并計算出最優(yōu)解。通常情況下，對模型的構(gòu)建可分為以下幾部分。

首先，設(shè)計人員需要對設(shè)計變量進行合理選擇，設(shè)計變量不但對模型的構(gòu)建起著至關(guān)重要的作用，同時也關(guān)系著對參數(shù)的選擇，設(shè)計人員通過對模型的設(shè)計變量進行科學計算，計算編程的工作量也會得到有效的降低。

其次便是對目標函數(shù)的明確，在這一過程中，設(shè)計人員需找到能滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解，之后還需對約束條件進行合理確定，其中就包括應力、強度以及尺寸等數(shù)據(jù)條件。在落實建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的過程中，設(shè)計人員需確保這些約束條件可達到施工標準及規(guī)定，這樣設(shè)計的相關(guān)需求也能得到有效滿足。

3.2 對計算方案及程序進行設(shè)定

在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，一些約束條件及變量參數(shù)都會對優(yōu)化工作產(chǎn)生一定的影響。因此，在計算期間，設(shè)計人員需將約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌s束條件，這樣建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作也能順利進行。不僅如此，對于變量因素設(shè)計人員也需進行全面考慮，通過采用科學、有效的計算方法，也能實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。最后，在計算好設(shè)計優(yōu)化方案之后，設(shè)計人員還需對程序進行編寫，通過將程序?qū)氲接嬎銠C之中，其也有利于后續(xù)計算工作的開展，這樣在后期計算時，工作人員只需將數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，便可得到相應的結(jié)果。

3.3 結(jié)果分析

在進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，結(jié)果分析是極為重要的一項工作。通過對計算機所得數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，設(shè)計人員也可結(jié)合數(shù)據(jù)的相關(guān)情況，從而對方案進行優(yōu)化設(shè)計。在開展設(shè)計優(yōu)化工作的過程中，需對相關(guān)阻礙因素進行合理考慮，這在很大程度上可確保建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作可以順利完成。不僅如此，在進行建筑工程施工的過程中會消耗極大的人力、物力和財力，通過進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化也可實現(xiàn)對這些指標的降低，而建筑工程的施工質(zhì)量也能得到有效的保障。因此，在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的過程中，設(shè)計人員需在建筑經(jīng)濟及技術(shù)間找到平衡點，同時還要將二者存在的矛盾進行有效降低，這樣在采用先進技術(shù)的同時也無須花費大量的資金。最后，對于技術(shù)可為建筑單位帶來的經(jīng)濟效益，設(shè)計人員也要進行全面的理解，同時還要意識到技術(shù)的改進降低了很多不必要的經(jīng)濟消耗，所以對于先進的技術(shù)方法也要進行全面、合理的應用。

4 概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施的應用優(yōu)化措施分析

4.1 提升設(shè)計人員能力以及設(shè)計方案內(nèi)容

建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和設(shè)計效果直接受到設(shè)計人員結(jié)構(gòu)設(shè)計水平和資質(zhì)能力的影響。為此，應當加強設(shè)計人員專業(yè)能力的提升，從而達到優(yōu)化設(shè)計方案內(nèi)容的效果。設(shè)計人員需要加強對建筑結(jié)構(gòu)工程整體實際情況的分析，明確掌握當前建筑結(jié)構(gòu)工程的抗震性能需求、主體構(gòu)造強度情況，定期組織培訓，將設(shè)計人員的資質(zhì)能力提高。

4.2 建筑結(jié)構(gòu)材料的科學選用

建筑結(jié)構(gòu)主體性能從很大程度上受到建筑結(jié)構(gòu)材料選擇合理性的影響。通過以往結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗可知，在地震作用下，建筑物所遭受的地震作用率會隨著建筑結(jié)構(gòu)剛度的增加而提高，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度越大，表現(xiàn)出的遭受地震災害的影響也就越大。為此，在建筑材料選擇過程中，需要充分考慮建筑材料的抗震性能。比如在選擇建筑屋面構(gòu)件過程中，可以用輕質(zhì)材料將傳統(tǒng)厚重材料取代，從而將建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量減少，將地震帶來的危害影響降低。此外，施工人員在現(xiàn)場應用建筑材料過程中應當加強檢查抗震材料的質(zhì)量情況，保證材料合格方可應用于施工當中。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計、構(gòu)件耐久性等方面都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重點關(guān)注的內(nèi)容。我國近些年建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展，促使涌現(xiàn)出了越來越多的高層建筑、超高層建筑，有的工程中會發(fā)生短柱現(xiàn)象，這不利于保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，所以需要采取加固措施。在設(shè)計過程中，通常需要采用加強構(gòu)造柱的方式發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件的水平應力。此外，成本是現(xiàn)代企業(yè)非常關(guān)注的一項工作內(nèi)容，通過優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于將成本降低，從而達到提升建筑企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的作用。為此，可以采用協(xié)同設(shè)計的方法，充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)中每個構(gòu)建的作用，將建筑材料的利用率提高，真正地落實結(jié)構(gòu)措施和概念設(shè)計的方式，在保證建筑物質(zhì)量水平的同時加強節(jié)約，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

4.4 節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中要堅持綠色可持續(xù)發(fā)展理念，相關(guān)設(shè)計人員要具備良好的專業(yè)素養(yǎng)。優(yōu)化方法包括以下幾個方面：第一，房屋建筑所處的地理環(huán)境對房屋建筑整體質(zhì)量效果具有重要影響，因此在設(shè)計過程中應該加強重視。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化之前，對房屋建筑所處地理位置、氣候條件以及所在城市進行調(diào)查，選擇有效的方式完成對房屋建筑朝向、采光、采暖等設(shè)計工作，以確保良好的房屋居住環(huán)境。第二，要統(tǒng)籌兼顧，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中兼顧美觀和功能，即在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要考慮房屋建筑的美觀效果和各方面功能，使房屋建筑能夠同周圍景物結(jié)合，采取更加有效的方式使房屋建筑實現(xiàn)高效的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。第三，要采取優(yōu)化措施，完善房屋建筑的維護工作。在開展房屋建筑屋頂、門、窗等設(shè)計的過程中，應該充分考慮采光、熱量散失等因素，從而充分為居住者營造良好的居住環(huán)境。在房屋建筑維護工作過程中，需從細節(jié)出發(fā)，充分考慮房屋建筑在使用過程中可能會出現(xiàn)的問題，采用更有效的方法加強對房屋建筑的維護，延長房屋建筑的使用壽命。

5 結(jié)束語

隨著人們對建筑工程質(zhì)量的要求越來越高，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中所采用的技術(shù)也越來越先進。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要利用先進的優(yōu)化技術(shù)來完善建筑結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員還要提高自身能力，加強同相關(guān)施工人員的溝通，使房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠更好地發(fā)揮其在提高房屋建筑工程質(zhì)量方面的作用。