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(yīng)用

曹云

南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210000

在對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計展開優(yōu)化的過程中，應(yīng)當(dāng)不斷提高相關(guān)設(shè)計人員的工作積極性，使建筑設(shè)計質(zhì)量得到保障，進而提高現(xiàn)代居民使用住宅的幸福感與舒適感，達成房屋交易雙方的共贏。房屋設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)前具備的資源進行設(shè)計方案的制定，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化細節(jié)，從而達到降低成本、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的效果，推動建設(shè)方的良好發(fā)展。本文就將針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方式進行探討，并秉持以事實至上的基礎(chǔ)，提出行之有效的改進手段，以期解決在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能遇到的問題，進而提高而今的建筑質(zhì)量，為百姓的住宅體驗優(yōu)化做出貢獻。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一方面可以降低建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計方面的資金消耗問題，另外一方面還可以有效地整合建筑結(jié)構(gòu)單元，并延長建筑物的使用壽命。既能夠增加建筑物的安全性能，又能夠提升建筑物的使用性能。

除此之外，設(shè)計師還能夠針對原有的設(shè)計方案進行進一步的優(yōu)化與改善，并且在這一過程當(dāng)中及時地發(fā)現(xiàn)原設(shè)計方案中的一些不足之處，從而在最大程度上保障建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，為居民提供一個更加便捷且舒適的居住環(huán)境[1]。

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法還有利于工程造價的控制。在優(yōu)化設(shè)計方案的過程當(dāng)中，相關(guān)工作人員應(yīng)該及時地轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計觀念，并且通過借助先進的設(shè)計技術(shù)，同時在這一過程當(dāng)中盡可能地采用一些高效環(huán)保的建筑材料，盡可能地節(jié)省和降低人力資源的費用支出。在此基礎(chǔ)之上有效地整合各類資源，做好工程造價的控制和管理工作。

最后，還能夠滿足的不同審美需求。在實際的房屋建造過程當(dāng)中，房屋的業(yè)主通常在追求房屋質(zhì)量、功能以及實用性的同時，也注重整個房屋結(jié)構(gòu)的美觀度。這就要求設(shè)計師在對方安顧問結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，需要結(jié)合房屋業(yè)主的審美和需求進行設(shè)計。脫離房屋業(yè)主需求和審美的設(shè)計方案在突出也無法達到預(yù)期的社會效益。

為此，在房屋建造過程中，要求設(shè)計師的設(shè)計理念符合房屋業(yè)主的社會效益和經(jīng)濟效益，其必須立足房屋業(yè)主的審美需求，將業(yè)主的審美和需求貫穿整個房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中。如在2008年奧運場館的建設(shè)當(dāng)中，水立方和鳥巢不僅滿足了賽事的需求，同時也結(jié)合中國文化，融入了中國元素，提高了其藝術(shù)價值，在彰顯建筑結(jié)構(gòu)實用性的同時，也注重突出建筑結(jié)構(gòu)的美觀性和藝術(shù)性。

2 開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略的基本原則

在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法時，既要充分的考慮到建筑后期的經(jīng)濟效益問題合理的分配建筑資源，進而降低各類成本的投入，有效地提升建筑資源的實際利用率。另外一方面，優(yōu)化設(shè)計方案必須要符合企業(yè)的發(fā)展需求和消費者的消費需求，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)功能，進而為消費者提供便捷舒適的居住環(huán)境。因此，相關(guān)工作人員在開展建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作時，必須要把環(huán)保、安全工作放在首要位置，同時還應(yīng)該結(jié)合全新的建筑設(shè)計理念，并對其進行進一步的創(chuàng)新與優(yōu)化，改進設(shè)計思路和方法，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作能夠在最大程度上發(fā)揮出自身應(yīng)有的作用。

3 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(yīng)用策略

3.1 優(yōu)化建筑設(shè)計圖紙

建筑設(shè)計施工圖紙直接為施工作業(yè)人員呈現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)總體設(shè)計與設(shè)計師的真正意圖，并且也是施工作業(yè)人員展開工程施工的基礎(chǔ)前提，指導(dǎo)施工作業(yè)人員應(yīng)怎樣進行施工。由此可見，施工設(shè)計圖紙準確度極為重要。如果設(shè)計圖紙之中存有任何問題，那么在實際施工過程中，這一問題則會被放大，而且問題對工程施工也會帶來比較嚴重的干擾，可能會在一定程度上直接影響到工程施工的有序展開，甚至還會對有關(guān)人員的人身安全帶來極大威脅，造成無法挽回的經(jīng)濟損失[2]。因此，設(shè)計工作人員在展開工作過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)科學(xué)規(guī)范展開房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計，不能為了一味縮減工作量，把施工設(shè)計圖紙之中的關(guān)鍵信息標注或是設(shè)定標準進行一定簡化。若是如此，則會導(dǎo)致施工作業(yè)人員在實際施工過程中，無法充分理解設(shè)計圖紙的意圖，從而嚴重影響到工程施工進度或者是引起工程施工安全風(fēng)險事故。除此之外，對于一些細致或是繁瑣的設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)細心認真的展開，并確保施工設(shè)計圖紙的科學(xué)性、合理性，待圖紙設(shè)計完畢后，設(shè)計工作人員應(yīng)當(dāng)對圖紙內(nèi)容展開全面檢查，確保設(shè)計圖紙中并無任何問題。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全耐久性

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計階段中，建筑結(jié)構(gòu)的最核心問題就是安全性以及其中的耐久性，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計以及施工完成之后，首先要保證其自身結(jié)構(gòu)的受力性能合理，對于其自身的荷載要有足夠的承受能力，無論是臨時荷載，還是永久荷載，都要在設(shè)計中進行考慮。在設(shè)計階段滿足結(jié)構(gòu)的安全性是必然的條件之一。但是，很多情況下，設(shè)計階段對其耐久性的設(shè)計，就優(yōu)化的比較簡單薄弱，建筑完成之后，經(jīng)過長期的使用，如果達不到所設(shè)計的耐久度，就出現(xiàn)老化現(xiàn)象，同樣會出現(xiàn)極大的危險，一些重要的構(gòu)架出現(xiàn)受力性能下降，不再能夠滿足其預(yù)先設(shè)計好的受力能力，就可能導(dǎo)致傾斜、塌陷等重大事故誘因。在設(shè)計階段要對結(jié)構(gòu)進行綜合性的分析和優(yōu)化，以達到滿足現(xiàn)場實際的耐久性要求，如正常設(shè)計的結(jié)構(gòu)，一旦在海邊展開工程施工，就需要考慮海水對其造成的不利影響，對于其結(jié)構(gòu)的材料要提高一定的抵抗海水侵蝕能力，才能保障建筑能夠長久的使用下去。同時，對于抗震方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點核心內(nèi)容，一旦發(fā)生地震，結(jié)構(gòu)的受力性能直接決定著房屋建筑是否會出現(xiàn)倒塌，建筑結(jié)構(gòu)在自身抗震等級范圍內(nèi)，一定要滿足大震不倒、小震可修的標準，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的環(huán)節(jié)，要充分考慮地震的破壞效果，針對性的進行結(jié)構(gòu)鋼加強，一般不要采用短柱進行設(shè)計，且對周邊柱進行一定的加強，并且在梁柱核心區(qū)的設(shè)計，一定要充分達到抗震要求的標準，同時在加強的環(huán)節(jié)中，要考慮施工可能性，不能造成結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜導(dǎo)致施工難以實現(xiàn)，出現(xiàn)質(zhì)量標準難以達到的現(xiàn)象，降低了結(jié)構(gòu)的理想設(shè)計標準[3-4]。

3.3 優(yōu)化設(shè)計規(guī)范與標準

在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)不斷向設(shè)計人員強調(diào)設(shè)計的準則，即對國家推出的相關(guān)規(guī)定、法律及條例進行系統(tǒng)完整的了解，從而保障后續(xù)的設(shè)計方案能夠不違反官方的規(guī)則，在根本層面保障其可行性。同時，面對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標準中較為不合理的規(guī)定，設(shè)計人員也應(yīng)當(dāng)有一定的判斷力，需在設(shè)計過程中有所選擇，進而保障結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果。之后，在設(shè)計的具體過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對參數(shù)進行確認，并結(jié)合設(shè)計的特點進行優(yōu)化，保障其合理性。在這一過程中，相關(guān)設(shè)計人員會在不斷改進設(shè)計方案的過程中得到能力的提升，達到自身的進步。而相關(guān)單位也需要在多個方案中選取最優(yōu)秀的進行審查，在改善其中存在的缺陷后進行落實。首先，設(shè)計人員在進行給排水系統(tǒng)的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)認識到其與房屋建筑質(zhì)量的高相關(guān)性，提高對其的重視程度，并不斷驗證其合理性，從而使設(shè)計過程更具備合理性，提高給排水系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量，保障居住者的日常用水。設(shè)計者應(yīng)當(dāng)對給排水系統(tǒng)中使用的排水管道做好規(guī)劃，對于房屋中不同的區(qū)域，應(yīng)選取不同大小及規(guī)格的管道，使其能滿足因區(qū)域變化而特殊的給排水需求。在選擇好排水管道的位置之后，則需要進行預(yù)埋件處理，且應(yīng)充分避免影響到墻后的安全措施，降低發(fā)生安全事故的可能性，保障居民的生命安全與身體健康；其次，在進行建筑電力系統(tǒng)的設(shè)計過程中，應(yīng)不斷優(yōu)化設(shè)計方案，保障電氣系統(tǒng)的合理性、科學(xué)性與安全性，盡可能在設(shè)計階段排除可能發(fā)生的安全隱患。對此，設(shè)計人員在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)將管線的位置盡可能安置于建筑結(jié)構(gòu)中，而非暴露在外。若線路的位置不合理，極容易引發(fā)安全事故。在管道設(shè)計中，應(yīng)提前在墻體中預(yù)留管道所需的孔洞，從而減少建筑結(jié)構(gòu)對電力系統(tǒng)管線形成的外部壓力，保障管道的穩(wěn)定性。

3.4 優(yōu)化環(huán)保節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計人員需要順應(yīng)現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的要求，在綠色建筑設(shè)計的理念上，充分將環(huán)保節(jié)能納入設(shè)計范疇。首先，為了保證建筑的室內(nèi)采光良好，減少電能的使用，設(shè)計人員需要結(jié)合房屋建設(shè)所在的位置、氣候、城市規(guī)劃等，合理地選擇房屋的朝向，保證陽光照射充分，室內(nèi)通風(fēng)良好。其次，為了保證房屋具有良好的保暖性能，應(yīng)當(dāng)避免和寒風(fēng)呈90°，在一定程度上減少室內(nèi)熱量的消耗，提高房屋在冬季的保暖效果，減少暖氣的使用。最后，作為房屋建筑維護的關(guān)鍵所在，屋頂、門窗設(shè)計是重中之重，在受陽光直射的房間，應(yīng)盡量增加窗戶的面積和數(shù)量，保證建筑的陽光照射充足，在不受陽光照射的房間，應(yīng)盡量減少窗戶的面積和數(shù)量，避免屋內(nèi)熱量消耗過大，在設(shè)計房屋的頂層時，可以加裝可循環(huán)的水管，保證建筑內(nèi)部冬暖夏涼[5-6]。

3.5 加強建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的合理性

要遵循國家關(guān)于建筑的法律法規(guī)和相關(guān)標準來進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)體系時要把先進的技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中來，重點把握建筑結(jié)構(gòu)的承重設(shè)計和抗震設(shè)計，這樣的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計才能夠保證建筑施工中不出現(xiàn)安全隱患。同時應(yīng)注意施工材料的設(shè)計，要對建筑工程施工的實際情況做全面把控，把實際運用的材料和現(xiàn)場情況作比對，從而做出合理的設(shè)計方案。

如果建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計圖不合理就會使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一些不合理的問題，所以建筑的平面設(shè)計要從實際出發(fā)，例如針對一些潮濕且容易塌陷的施工產(chǎn)地就要在設(shè)計上注重地基的加強，從而確保房屋建筑設(shè)計整體結(jié)構(gòu)的避震性[7-8]。

3.6 優(yōu)化建筑地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

地基是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步也是基礎(chǔ)。地基的設(shè)計是整個房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。因此要使房屋建筑中整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計達到標準，對地基的設(shè)計優(yōu)化是必要的前提。設(shè)計前要對地基的實際情況做全面的了解，例如地質(zhì)勘探，地質(zhì)承受能力等都是對地基設(shè)計所必要做的工作，要對這些情況加以綜合分析，使地基設(shè)計的安全性得到保證，安全問題也是地基優(yōu)化設(shè)計中需要關(guān)注的重點之一。

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，設(shè)計人員還應(yīng)該對影響地基穩(wěn)定性的因素做考慮，把所有因素做出詳細預(yù)案，將地基實際施工中可能出現(xiàn)的問題做提前預(yù)測并且把解決方案預(yù)列出來，在這些預(yù)案中，要把安全問題的預(yù)案放在首位去研究。同時施工現(xiàn)場也應(yīng)該設(shè)置防護裝置，把地基和環(huán)境聯(lián)合起來實施強化措施，從而使房屋建筑項目的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計得到安全性保證。

3.7 科學(xué)合理地選擇預(yù)制樁

樁基礎(chǔ)工程建設(shè)通常會分為預(yù)制樁、灌注樁兩個部分，在工程建設(shè)的過程中工作人員要做好預(yù)制樁的選擇，一定要根據(jù)實際情況選擇，在房屋建筑工程施工時如果想要控制灌注樁的質(zhì)量需要耗費大量的時間，技術(shù)要求相對來說也比較高，通常情況下樁基深入地越深土壤就會產(chǎn)生越大的摩擦力，所以在房屋建筑工程建設(shè)時如果要選用預(yù)制樁設(shè)計人員要盡可能地選擇長度較長的，這樣可以更好地保證樁基的穩(wěn)定性[9-10]。

3.8 合理設(shè)計結(jié)構(gòu)縫

結(jié)構(gòu)縫隙設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中較為重要的部分。科學(xué)合理的縫隙設(shè)計能夠有效提升建筑墻體的強度與穩(wěn)定程度，并可使建筑的可利用空間增大，改善房屋的居住體驗。而今，設(shè)計單位應(yīng)當(dāng)不斷提高設(shè)計過程中對結(jié)構(gòu)縫隙設(shè)計的合理性，從而規(guī)避因穩(wěn)定性問題而出現(xiàn)的延期、誤工情況。設(shè)計者應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場進行實地考察，并通過整合多方面的數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)縫隙設(shè)計的優(yōu)化。例如居民家中多使用鑄造磚，在設(shè)計時要充分考慮鑄造磚的承重能力，并從混凝土澆筑的應(yīng)力問題入手，充分的了解現(xiàn)場的設(shè)計條件。具體的工程要用具體的材料，因地制宜，不可憑空想象，一定要采取實際行動對施工現(xiàn)場的地理環(huán)境和應(yīng)用目標加以綜合探析[11-12]。從而明確目標，在設(shè)計中保留建筑縫隙的差距，合理的擴大結(jié)構(gòu)差距從而全面提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 小結(jié)

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員的優(yōu)化工作起到了關(guān)鍵性的作業(yè)，其在保障建筑質(zhì)量、提高房屋價值的層面具有重要意義，也在某種程度上推動了我國建筑行業(yè)的良好發(fā)展。對此，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)在優(yōu)化設(shè)計方案的過程中不斷提高建筑設(shè)計的安全性、科學(xué)性與合理性，降低房屋建筑的建設(shè)成本，并優(yōu)化建筑的整體美觀度，從而使新時代建筑能夠滿足建設(shè)者與居住者的需求，達成共贏。