建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在房地產(chǎn)開發(fā)中的重要作用

孟令建 張金波

1.山東省建筑設(shè)計研究院有限公司 山東 濟南 250001；

2.濱州市建筑設(shè)計研究院有限公司 山東 濱州 256600

引言

房地產(chǎn)作為社會經(jīng)濟中的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展能為經(jīng)濟水平的提高提供帶動作用，同時也能夠以堅實的原始資金基礎(chǔ)促進區(qū)域創(chuàng)新能力的提升。但值得注意的是，房地產(chǎn)發(fā)展的過程中，也可能會有一種虹吸效應(yīng)產(chǎn)生，導(dǎo)致社會資金過度的向房地產(chǎn)行業(yè)流入，致使創(chuàng)新投入被搶占。在房地產(chǎn)開發(fā)中，重要的基礎(chǔ)保障就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，原因在于該方面設(shè)計工作的有效開展，能為建筑物的安全可靠及經(jīng)濟合理奠定堅實基礎(chǔ)。然而，因具體工程結(jié)構(gòu)方面往往有各種不確定性因素存在，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展時，要注重其中各種不確定性因素的積極研究，繼而為安全可靠和經(jīng)濟合理之前的有效平衡提供保障。與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最終結(jié)果密切相關(guān)的就是結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，而這些也是建筑安全可靠和經(jīng)濟合理之間矛盾處理的主要環(huán)節(jié)，所以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程可從這些方面出發(fā)。

1 房地產(chǎn)開發(fā)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計概述及原則

1.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

房地產(chǎn)商通過可利用土地資源的開發(fā)來開展建筑施工建設(shè)項目，以此確保人們的需求得到充分滿足，使房地產(chǎn)自身的利益追求有效實現(xiàn)，這就是房地產(chǎn)開發(fā)。而建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具體是說，從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化、改進出發(fā)，確保目標建筑物的某種項目與標準要求相符，該環(huán)節(jié)需要依次篩選滿足建筑物各種指標的優(yōu)化方案，進而將最優(yōu)設(shè)計方案選出[1]。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作開展時，可從多方面來優(yōu)化，如基于市場對住房或商業(yè)區(qū)需求量的考慮，房地產(chǎn)開發(fā)中建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，就可從房地產(chǎn)投資成本及收益、施工方投資成本及收益等多方面開展優(yōu)化操作。房地產(chǎn)開發(fā)的特征主要體現(xiàn)在固定性方面，即建筑物和土地之間始終存在緊密聯(lián)系且不能移動，與此同時，建筑物的開發(fā)有一定使用壽命存在，且建筑物自身也會受周圍環(huán)境等而產(chǎn)生一系列影響。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

一般來說，房地產(chǎn)開發(fā)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則是以指導(dǎo)性及整體性、公平性、可持續(xù)性等多方面原則為主，從其中的指導(dǎo)性原則方面進行分析，具體是說房地產(chǎn)建筑開發(fā)過程，通過設(shè)計方案為整個開發(fā)工程的有序開展提供指導(dǎo)，同時對于所有房地產(chǎn)開發(fā)的參建方來說，要以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案為依據(jù)投入資金。整體性原則具體是說，在房地產(chǎn)開發(fā)過程應(yīng)注重開發(fā)環(huán)節(jié)整體施工細節(jié)的充分考慮，分析開發(fā)的目標建筑物，并注重結(jié)構(gòu)設(shè)計的評估和優(yōu)化等，有機整合房地產(chǎn)開發(fā)活動中的各個步驟，不僅要對各分部分項工程的成本進行考慮，同時也要注重整體收益的考慮。而對于住宅開發(fā)來說，一般就要遵循公平性原則，即房地產(chǎn)開發(fā)活動具體開展的過程中，應(yīng)注重社會公平的兼顧，通過一定比例的微利建筑和公益設(shè)施設(shè)置，確保人們能夠切實享有平等的居住權(quán)。可持續(xù)性原則具體是說，房地產(chǎn)開發(fā)要與可持續(xù)發(fā)展觀相符，要將建筑結(jié)構(gòu)的合理性充分凸顯此來，要確保其能為社會可持續(xù)發(fā)展提供促進作用。

2 房地產(chǎn)開發(fā)中建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要作用

2.1 降低成本、促進房地產(chǎn)開發(fā)專業(yè)化發(fā)展

在房地產(chǎn)開發(fā)中，建筑物設(shè)計和施工工作是最重要的環(huán)節(jié)，而建筑物結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的開展，能對房地產(chǎn)開發(fā)成本的投入進行有效把控[2]。房地產(chǎn)開發(fā)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計屬于社會發(fā)展進步產(chǎn)物的充分體現(xiàn)，在不斷提高社會經(jīng)濟和技術(shù)水平的情況下，只有保障與現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展相符的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計目標有效達成，才能夠為企業(yè)在競爭激烈的市場中脫穎而出提供保障。所以建筑外形、實用性等方面的設(shè)計通常都是跟隨社會發(fā)展來進行改進。在不斷發(fā)展建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域的情況下，還能為房地產(chǎn)開發(fā)行業(yè)的進步提供進一步推動作用，進而基于新專業(yè)發(fā)展知識的利用，科學(xué)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.2 避免“兩階段”設(shè)計、減少設(shè)計的變更

從當(dāng)下現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計情況來看，已經(jīng)得到了極致的優(yōu)化，與此同時，技術(shù)也開始呈現(xiàn)出越來越成熟的趨勢。然而，一些設(shè)計單位基于現(xiàn)澆設(shè)計思維進行裝配式建筑方案設(shè)計工作時，后期拆分設(shè)計環(huán)節(jié)往往會有一定難度增加，且實際預(yù)制裝配的困難性也會增加。此外，通過實踐了解到，在設(shè)計圖紙的模數(shù)化和標準化設(shè)計思維缺少的情況下，就會隨之增加構(gòu)件中種類及開模數(shù)據(jù)，此時也會影響項目建設(shè)成本[3]。因此，在方案設(shè)計之初，必須要注重構(gòu)件拆分后模數(shù)的同步考慮，基于標準和受力條件的滿足為基礎(chǔ)，盡可能降低構(gòu)件種類，能使開模數(shù)量有效減少，也利于模具周轉(zhuǎn)的提高，同時也能實現(xiàn)成本的降低。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計需滿足的要求

3.1 安全性要求

作為現(xiàn)代人類最主要、最基本生存環(huán)境的建筑，其密切關(guān)系著我們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)。因此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，必須要考慮的基本要求之一就是安全性，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程，如果僅考慮了建筑結(jié)構(gòu)功能性及經(jīng)濟性等因素，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性決策、設(shè)計與建筑受到忽視，自然不能為預(yù)期設(shè)計目標的達成提供保障，同時也可能會導(dǎo)致建筑物埋下安全隱患。因此，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)首要考慮的因素就是安全性要求。

3.2 舒適性要求

在房地產(chǎn)項目開發(fā)過程建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)注重用戶起居舒適性要求的充分滿足，比如說室內(nèi)空間的靈活分割、居住環(huán)境中的熱、光、聲等要求，以此確保舒適環(huán)境有效營造而成[4]。與此同時，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程也應(yīng)注重住戶日后改變分隔空間可能性的充分考慮，在選擇剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的過程中，最好是以大開間布置方式為主，借此為住戶后續(xù)分隔空間的改變提供便利作用。

3.3 經(jīng)濟性要求

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性要求不僅僅是以投資成本的控制為主，更重要的是要保障建筑物能夠與當(dāng)前市場經(jīng)濟環(huán)境相符。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的經(jīng)濟性要求具體是說，基于建筑安全性及功能性、環(huán)保性等多方面需求的充分滿足為前提，使投資成本盡可能降低，借此確保房地產(chǎn)開發(fā)項目安全可靠和經(jīng)濟合理之間的矛盾得到有效協(xié)調(diào)。

4 房地產(chǎn)開發(fā)中建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體方法

4.1 重視概念設(shè)計優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作開展時，通常是以計算機為出發(fā)點來模擬房屋實際情況，而此種模擬工作僅需要在計算機中輸入初始的設(shè)計方案，之后進行一定約束條件的設(shè)定，進而從約束條件的框架內(nèi)出發(fā)，通過其他變量的改變，將最優(yōu)設(shè)計參數(shù)分析出來。一般來說，房地產(chǎn)開發(fā)中的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計約束條件主要是以房屋結(jié)構(gòu)安全性為主，簡單來說就是房屋性能指標，在性能指標確定的情況下，應(yīng)以建筑所處地理位置及抗震強度、平面布置、使用功能等多方面已知條件為依據(jù)，圍繞合理房屋結(jié)構(gòu)進行選擇，比如說框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)等[5]。除此之外，也要以實際情況為依據(jù)，注重是否采用隔震及減震等設(shè)計手法的充分考慮，進而將更符合建筑使用要求的結(jié)構(gòu)類型設(shè)計出來。

4.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計模型

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)注重結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的積極優(yōu)化，基于變量及函數(shù)衡量條件的選擇，確保建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計目標切實達成。首先，選擇變量。在工程設(shè)計方案中往往有較多設(shè)計參數(shù)存在其中，如約束參數(shù)及工程控制指標等，所以需要設(shè)計人員以房地產(chǎn)開發(fā)項目實際需求為依據(jù)，進而將變化幅度及限制因素較小的參數(shù)來當(dāng)作設(shè)計標準對待，使結(jié)構(gòu)計算機設(shè)計的難度盡可能降低。相關(guān)設(shè)計人員進行設(shè)計數(shù)據(jù)驗算的工作時，要以實際情況為依據(jù)，將最優(yōu)的計算方法選擇出來，同時注重優(yōu)化流程的確定，為建筑結(jié)構(gòu)完整性、科學(xué)性提供保障，促進優(yōu)化效果的提高[6]。設(shè)計參數(shù)計算完的情況下，設(shè)計人員應(yīng)注意計算結(jié)果的認真分析，圍繞設(shè)計方案中的不同點、相同點進行確定，進而借助方案要點的對比，將最優(yōu)方案選擇出來。其次，確定函數(shù)。函數(shù)確定的過程中，應(yīng)從多組函數(shù)出發(fā)，將最符合鋼筋尺寸面積和房屋橫截面尺寸的函數(shù)選擇出來，該環(huán)節(jié)需要設(shè)計人員進行函數(shù)性質(zhì)的分析，以此使建設(shè)成本盡可能減少。最后，衡量條件。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程應(yīng)注重房地產(chǎn)建筑結(jié)構(gòu)耐用性、穩(wěn)定性的綜合分析，如圍繞構(gòu)件規(guī)格及房屋尺寸、架構(gòu)剛性等多方面條件進行分、析調(diào)整，為這些條件與建筑標準相符提供保障；與此同時，也應(yīng)合理調(diào)整實際施工中的各項約束條件和限制因素，為各項條件均與標準要求相符提供保障。

4.3 優(yōu)化總體設(shè)計方案

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作具體開展時，往往要考慮多方面因素，而其中需要重點考慮的因素就是建筑項目所在地及地區(qū)自然環(huán)境。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程要注重綜合性分析工作的積極開展，與本地區(qū)自然環(huán)境充分結(jié)合，將滿足人們要求的建筑設(shè)計出來。

4.4 合理選擇結(jié)構(gòu)體系

在建筑結(jié)構(gòu)體系中，較為常見的體系就是剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。從其中的剪力墻結(jié)構(gòu)方面進行分析，該種結(jié)構(gòu)一般是在高層建筑中使用，對比短肢結(jié)構(gòu)墻來說，剪力墻結(jié)構(gòu)具有更顯著的抗震能力，同時軸壓優(yōu)勢也十分突出，利于建筑材料的有效節(jié)約。而框架結(jié)構(gòu)的主要特征體現(xiàn)在大開間及能夠靈活布局、施工周期短等多方面，同時與其他結(jié)構(gòu)相比，框架結(jié)構(gòu)的造價成本更為合理[7]。作為良好抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之一的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，與剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)相比，有著更科學(xué)合理的優(yōu)勢，能夠應(yīng)對不同類型變形。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程，針對結(jié)構(gòu)體系選型的過程中，要與建筑工程實際情況相結(jié)合開展針對性的分析工作，如可結(jié)合建筑外形及周邊環(huán)境、建筑功能需求、施工工藝技術(shù)等多方面要素，為結(jié)構(gòu)選型的合理性提供保障。

4.5 注重結(jié)構(gòu)細部優(yōu)化

首先，整體設(shè)計的過程中，要在結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件精細設(shè)計方面加強力度，如設(shè)計現(xiàn)澆板時，盡可能將異形板向矩形板方面劃分，此時不僅利于受力的合理性，同時也能使拐角裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)得以有效避免[8]。其次，因底部框架抗震墻底框梁箍筋配箍梁往往存在較大的現(xiàn)象，該環(huán)節(jié)的箍筋如果選用冷軋帶肋鋼筋，利于箍筋肢數(shù)或箍筋直徑的減少，同時也能實現(xiàn)降低造價和便于施工的目的。此外，為確保底部截面有效減少，柱構(gòu)件最好是選擇高強度混凝土，但值得注意的是，對于水平構(gòu)件混凝土來說，應(yīng)注意混凝土標號的適當(dāng)減少，確保受力要求得到充分滿足的同時，實現(xiàn)成本的節(jié)約。

5 結(jié)束語

從當(dāng)下房地產(chǎn)項目建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作來看，往往會有一些不足存在，所以需要設(shè)計人員基于自身經(jīng)驗的不斷積累進行創(chuàng)新，通過正確概念的運用優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，為建筑安全性及適用性、舒適性提供保障，促進房地產(chǎn)開發(fā)項目各方效益最大化目標有效實現(xiàn)。