關(guān)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化分析

米朝暉 巢湖市規(guī)劃設(shè)計研究院有限責(zé)任公司

1 前言

為提高設(shè)計質(zhì)量和建筑水平，應(yīng)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化。通過不斷滿足人們對房屋功能、穩(wěn)定性和外觀的要求，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低能耗，降低施工成本，增加公司經(jīng)濟(jì)效益，最終提高公司在市場上的競爭力。此外，住宅建設(shè)的安全直接影響到居民的生活安全，為避免結(jié)構(gòu)設(shè)計中的漏洞，提高建筑安全性，有必要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高可行性。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的含義及其優(yōu)化的重要性

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

完成房屋結(jié)構(gòu)的前期設(shè)計相關(guān)工作，對完成整個房屋建筑的施工工作有著非常重要的作用。建筑師基于他的理論設(shè)計知識和多年的經(jīng)驗(yàn)，必須設(shè)計出符合客戶要求的方案，并且必須能夠考慮其他影響因素，以確保系統(tǒng)地設(shè)計建筑施工方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要達(dá)到的主要目標(biāo)是最大限度地滿足用戶對居住環(huán)境的多樣化需求，利用先進(jìn)的施工技術(shù)設(shè)計出優(yōu)美的建筑形式。通常情況下，建筑設(shè)計包括概念和結(jié)構(gòu)，兩者之間有著密切的聯(lián)系和相互影響。

2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

現(xiàn)階段，中國建筑業(yè)在發(fā)展過程中始終堅持可持續(xù)發(fā)展的理念，為住宅建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。因此，建筑業(yè)在設(shè)計房屋的建筑結(jié)構(gòu)時必須采取漸進(jìn)的觀點(diǎn)。施工完成后，可根據(jù)不同需要更改設(shè)計，降低施工成本，這樣才能最大限度地提高建筑結(jié)構(gòu)的使用效率和經(jīng)濟(jì)效益。此外，中國房屋建設(shè)規(guī)模大幅擴(kuò)大，使房屋建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)人員在建筑設(shè)計過程中重點(diǎn)關(guān)注如何有效地管理和管理工程造價，并考慮到房屋建設(shè)項(xiàng)目的要求。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則

3.1 安全設(shè)計原則

嚴(yán)格遵循安全設(shè)計原則對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，不僅可以有效降低房屋建設(shè)項(xiàng)目的資金成本，而且可以有效提高房屋建設(shè)項(xiàng)目的安全性，消除安全隱患，確保安全。如果設(shè)計者在優(yōu)化設(shè)計時忽視安全要求，只關(guān)注建設(shè)成本，很可能埋下安全隱患，甚至直接造成嚴(yán)重的安全事故，危及人們的生命安全。因此，設(shè)計人員在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，必須嚴(yán)格遵循安全原則。

3.2 功能設(shè)計原則

通過科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計，可以展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)更多樣的功能，為人們提供更全面的工作和生活空間。同時，隨著時代的飛速發(fā)展，人們對房屋建設(shè)的功能要求也大大提高，只有嚴(yán)格遵守功能設(shè)計原則，才能有效提高用戶滿意度。

3.3 經(jīng)濟(jì)設(shè)計原則

對實(shí)際情況的分析表明，住房建設(shè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。并且隨著建設(shè)規(guī)模的增加，投資資金量也隨之增加，各種材料的使用量顯著增加。為了更好地節(jié)約施工成本，設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行設(shè)計工作，選擇性價比更高的材料，幫助施工企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，同時保證工程質(zhì)量沒有問題。

4 當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

與之前的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題相比，新時代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的不同。不僅要考慮房屋結(jié)構(gòu)的大小，還要考慮房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和需求。因此，新時代設(shè)計師在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不能采用單一的傳統(tǒng)設(shè)計思維，其已不能滿足當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)還存在很多問題，其中最明顯、最直接的問題是很多房屋建筑商的設(shè)計往往沒有自己的聲學(xué)設(shè)計系統(tǒng)?？梢詤⒖纪袠I(yè)的最佳設(shè)計實(shí)踐，但由于施工面積不同，實(shí)施效果也不同。此外，除了內(nèi)部設(shè)計體系不成熟外，缺乏良好的操作方法和技術(shù)也是一個非常嚴(yán)重的問題，對后續(xù)的建設(shè)和經(jīng)濟(jì)投資都有非常大的影響。

5 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

5.1 建筑結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，需要對建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)模型時，可以從三個方面進(jìn)行：約束確定、函數(shù)計算和變量選擇。在創(chuàng)建和使用建筑結(jié)構(gòu)模型的過程中，選擇多種變量是非常重要的。

在設(shè)置和選擇各種變量時，充分考慮建筑物的實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，綜合分析可能影響建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的所有因素，并用預(yù)定的參數(shù)來表達(dá)這些因素。有些因素會對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體效果產(chǎn)生非常大的影響，所以無論是多因素還是單因素，設(shè)計師都必須給予足夠的重視。此外，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，將各種因素體現(xiàn)在功能上，可以有效減少勞動力，提高工作效率。

5.2 建筑主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要部位設(shè)計時，應(yīng)強(qiáng)調(diào)建筑的質(zhì)量，在保證建筑質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)上建立優(yōu)化設(shè)計?；诖?，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要考慮的是確保建筑物的安全，對于建筑物而言，提高主要部位的穩(wěn)定性是提高建筑物安全性的有效手段，賦予建筑物在一定范圍內(nèi)承受惡劣環(huán)境的能力，并能使建筑物在地震等環(huán)境中安全。防止暴露在強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)和惡劣外部條件下的建筑物傾覆的性能。在優(yōu)化建筑主體結(jié)構(gòu)時，重點(diǎn)優(yōu)化剪力墻的設(shè)計，保證剪力墻的整體穩(wěn)定性，重點(diǎn)放在使剪力墻的質(zhì)量均勻并允許結(jié)構(gòu)重心。匹配建筑物的剛度，提高了建筑物的整體穩(wěn)定性。

設(shè)計師可以通過減少剪力墻的數(shù)量和增加其強(qiáng)度來優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)，使其更加穩(wěn)定。在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻內(nèi)部安裝了大量的鋼結(jié)構(gòu)，使剪力墻能夠承受更大的重量，提高剪力墻的穩(wěn)定性。但需要對這部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以節(jié)約能源，在保證剪力墻穩(wěn)定性的前提下，盡量少使用鋼結(jié)構(gòu)建筑材料。

5.3 優(yōu)化建筑細(xì)節(jié)

隨著市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)也蓬勃發(fā)展，但市場競爭日趨激烈，現(xiàn)階段很多企業(yè)都在吸引消費(fèi)者，從細(xì)節(jié)入手，提升建筑的品質(zhì)和美觀?；诖耍诜课萁ㄖ慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計中，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時也要注意細(xì)節(jié)的優(yōu)化，房屋建筑的一些細(xì)節(jié)要根據(jù)客戶的要求進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。比如在空調(diào)面板的設(shè)計中，要根據(jù)客戶的需求進(jìn)行設(shè)計，這樣設(shè)計出來的空調(diào)面板才能為空調(diào)的安裝和維修提供方便的條件。再比如，在陽臺的設(shè)計中，也必須考慮到客戶的需求。如果人多，配置復(fù)雜，要考慮孩子的安全，將陽臺高度設(shè)計為1.2m。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計有很多瑣碎的細(xì)節(jié)，所以設(shè)計師應(yīng)該考慮到這些細(xì)節(jié)，為客戶提供更多的便利。在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計者必須充分采取一些節(jié)能設(shè)計措施，如考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚝蜌庀髼l件，優(yōu)化照明條件等，以便進(jìn)行設(shè)計，充分考慮當(dāng)?shù)氐恼鎸?shí)情況。

5.4 排水管道系統(tǒng)的優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化也可以優(yōu)化排水管道系統(tǒng)。排水系統(tǒng)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，其復(fù)雜性較高，設(shè)計時應(yīng)充分考慮實(shí)際情況。尤其是在設(shè)計壁管時，要保證便于施工的原則，提前預(yù)留出管道碰撞檢測的空間，并在預(yù)埋孔處做標(biāo)記，以便承包商提前填孔。

6 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略探究

6.1 優(yōu)化計算方案

在這個新的發(fā)展時代，需要更加高效地完成家裝設(shè)計的優(yōu)化，提高優(yōu)化結(jié)果的科學(xué)性。設(shè)計者必須基于建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，通過對非線性和有約束優(yōu)化問題以及優(yōu)化設(shè)計的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮和分析，才能順利完成有約束和無約束優(yōu)化問題的轉(zhuǎn)化。此外，設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目實(shí)際情況，選擇更科學(xué)合理的計算方法，以提高計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，為優(yōu)化提供更真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。

6.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中復(fù)雜問題的優(yōu)化設(shè)計

房屋建筑本身的設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，其中會遇到幾個問題。為降低住房建設(shè)工程造價，必須優(yōu)化住房建設(shè)結(jié)構(gòu)。概念可以優(yōu)化設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容，提高建筑的穩(wěn)定性和承載力，在一定程度上抵御外部自然災(zāi)害，使建筑主體結(jié)構(gòu)不受破壞。在優(yōu)化住宅建筑設(shè)計時，需要考慮復(fù)雜的環(huán)境條件，例如該地區(qū)是否會發(fā)生山體滑坡、地震等自然災(zāi)害。為防止自然環(huán)境對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞，一旦損壞，應(yīng)采取人工保護(hù)措施。

6.3 房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

在建筑設(shè)計不斷發(fā)展的今天，人們深刻意識到建筑材料對建筑整體的影響。隨著鋼結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為大多數(shù)房屋設(shè)計中必不可少的組成部分。在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員必須考慮各種問題。首先是對施工現(xiàn)場進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，結(jié)合用戶的要求，綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)劣。如果施工現(xiàn)場不適合鋼結(jié)構(gòu)或不使用鋼結(jié)構(gòu)，則需要其他結(jié)構(gòu)設(shè)計，由設(shè)計師完成。

6.4 關(guān)注房屋建筑設(shè)計質(zhì)量安全

住宅建筑設(shè)計質(zhì)量安全是管理工作的重點(diǎn)，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須符合相關(guān)質(zhì)量控制要求，以促進(jìn)建筑工程的良好應(yīng)用性能。在建筑工程的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要對影響建筑設(shè)計穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析研究，構(gòu)建優(yōu)化模型對主體工程進(jìn)行控制。例如，在剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，對剪力墻各部分的質(zhì)量要求嚴(yán)格要求，以提高工程的整體安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

為保證房屋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，應(yīng)減少短橋剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，布置和設(shè)計較長的剪力墻，使房屋設(shè)計更符合安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外，更長的剪力墻設(shè)計可以減少房屋結(jié)構(gòu)的角件數(shù)量，有效減少鋼筋數(shù)量，支撐和保證項(xiàng)目成本控制和管理的有序發(fā)展。此外，為保證房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，優(yōu)化調(diào)整房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提高整體設(shè)計水平。

7 結(jié)束語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)模型、建筑主體結(jié)構(gòu)、建筑細(xì)部、排水系統(tǒng)等，優(yōu)化設(shè)計理念，選擇最優(yōu)方法，了解結(jié)構(gòu)模型，了解結(jié)構(gòu)設(shè)計等要點(diǎn)，以提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，加大BIM等技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，充分利用技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)和優(yōu)化，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和可施工性，兼具美學(xué)的房屋建筑，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)舒適的居住環(huán)境。