鄭若飛

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)可使用的土地面積迅速減少，土地價格隨之越來越高，建筑用鋼材、水泥、人工等價格不斷上漲，建筑房屋所耗費的成本穩(wěn)步攀升，相應(yīng)的，建設(shè)方對于結(jié)構(gòu)成本的要求也越來越嚴格?；诖吮尘埃Y(jié)合當今節(jié)能、環(huán)保的綠色主題，對現(xiàn)今建筑市場中房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化內(nèi)容，分別從意義、技術(shù)問題、應(yīng)用等幾方面作了淺要分析，以期對建筑領(lǐng)域的發(fā)展在理論層面提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：運用分析；設(shè)計優(yōu)化；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU318.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0052-02

在房屋建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分關(guān)鍵的一項工作，因為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平直接影響著建筑物的安全性、經(jīng)濟性和適用性。建筑的結(jié)構(gòu)成本在整個工程項目中非常重要，而一項優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅可以確保房屋居住、使用的安全性，還可以適當減少建設(shè)成本，進而能夠使經(jīng)濟效益最大化。

房屋建造最初始的工作就是成本的計算，結(jié)構(gòu)成本在整個建筑成本中占據(jù)很高比例。對結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與技術(shù)進行改造、優(yōu)化，才能有效減少建筑物的結(jié)構(gòu)成本。想要使建筑的全部資源達到最優(yōu)化的利用和配置，降低建筑工程成本的預算便是其中的重要一環(huán)，這還需要業(yè)界工作者不斷改進和研究優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的內(nèi)容及意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可以有效地降低總造價，提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。在進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計時，與高層住宅相比，總建筑面積更大、層數(shù)更多的多層住宅建筑所需占用的土地面積就少了很多，這樣便節(jié)約了土地面積，減少了建筑成本，比如，確定合理的構(gòu)件尺寸、結(jié)構(gòu)形勢和布置等。其中，優(yōu)化設(shè)計房屋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，一般都是從具體構(gòu)件與整體布局兩個角度來進行考慮和分析的。然而，建筑層數(shù)一旦增多，建筑的總體高度也會更高，那么樓與樓的間距也要相應(yīng)加大，所占用的土地和層數(shù)增加的土地節(jié)約量的比例就不相同了，對于想要節(jié)約成本的建筑方來說，這顯然是沒有經(jīng)濟效益的。

利用適宜的設(shè)計理念和方法來進行房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計是用來滿足現(xiàn)代房屋建筑設(shè)計需求的一種主要手段，而整體布局的幾點關(guān)鍵因素是建筑物的層高、柱網(wǎng)尺寸、抗側(cè)力、體型和構(gòu)件位置等，而具體的構(gòu)件主要是布局、強度等級、鋼筋及混凝土的配筋構(gòu)造等。如果建筑的層數(shù)增加，那么基礎(chǔ)的荷載將會大大增加，同時基礎(chǔ)本身也需要增大，這樣便會降低單位面積的造價。

相比于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法來進行建筑工程造價，一般都會降低6%～34%. 合理使用材料性能來對優(yōu)化方法進行技術(shù)性的實現(xiàn)，在體現(xiàn)實用性的同時，還能讓建筑更加美觀，造價方面也可以節(jié)約不少，這就是建筑工程設(shè)計對安全、適用、美觀、經(jīng)濟以及便于施工的一般性要求，在符合現(xiàn)今市場對于可持續(xù)發(fā)展需求的同時，也滿足建筑商對建筑結(jié)構(gòu)有效效益的需求。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的問題

勘察設(shè)計不僅是質(zhì)量的龍頭，更是一個工程的靈魂，要用優(yōu)秀的設(shè)計來創(chuàng)建質(zhì)量精湛的工程。有很多建筑，不僅它的構(gòu)件截面適合常規(guī)尺寸，布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計也非常合理，但是目前來講，使用計算機軟件分析工作在設(shè)計工作中還是比較薄弱的一個環(huán)節(jié)。想要利用增大構(gòu)件截面的方法來改善不僅收不到顯著的效果，反而會加大耗材的成本。優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師，在建筑設(shè)計的方案階段，即每一項工程設(shè)計的開始，通常會根據(jù)專業(yè)設(shè)計的理論和經(jīng)驗，先行設(shè)計一個最初始的“優(yōu)化”過程。運用這種模糊的概念設(shè)計法，可有效、迅速地對結(jié)構(gòu)體系進行選擇、比較和構(gòu)思，并且能夠幫助建筑工程師們開拓思想。了解建筑物所需要的空間形式及其形象功能、構(gòu)造和使用，與建筑工程師們一起討論和確定建筑的總體結(jié)構(gòu)，并明確分體結(jié)構(gòu)體系和總體結(jié)構(gòu)體系的最優(yōu)受力方案。所得方案往往定性正確、概念清晰，這樣就能省去后期設(shè)計階段的煩瑣運算，有著良好的可靠性和經(jīng)濟性。

3 房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

3.1 遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

作為現(xiàn)代建筑設(shè)計人員，非常重要的一點就是在一種特定的空間內(nèi)利用概念設(shè)計來展示自己的設(shè)計思想，用它來確定方案，建設(shè)、處理成員和結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以便更好地完成概念設(shè)計的整體設(shè)計概念。設(shè)計師的建筑設(shè)計必須建立在豐富的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，這樣才會出現(xiàn)越來越多的創(chuàng)新設(shè)計。在同樣的設(shè)計方案之中，即便是某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)確定的建筑，在結(jié)構(gòu)組成設(shè)計上也存在許多不同。對于它的設(shè)計理念，也有著許多不同的分析方式，需要有相關(guān)工作經(jīng)驗的工作人員來對其進行處理和判斷，不能通過計算機來完成，且這些處理和判斷都需要在遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的一般規(guī)律前提下，根據(jù)自身豐富的工程經(jīng)驗，得出最終結(jié)果。

3.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師的參與

在實踐中應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計的方法，是目前來說應(yīng)用比較廣泛的一個課題，旨在降低工程造價的同時還可以改變其適用性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方面，項目的初步設(shè)計、整體設(shè)計、抗震設(shè)計、房屋改造和各段的設(shè)計等方面發(fā)揮了巨大的效益。因此，要按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法和模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計去實踐，但應(yīng)預先確定建設(shè)上的總投資能直接影響總體的計劃。而目前存在很多程序的早期設(shè)計者們在建筑階段不參與的問題，主要是建筑師在進行建筑設(shè)計時并沒有考慮到結(jié)構(gòu)的合理性與其可行性，而建筑設(shè)計的結(jié)果對結(jié)構(gòu)設(shè)計卻有著直接的影響，某些程序可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，使得總投資提高。如果在程序的開始可以參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，那么就可以針對不同的建筑類型，選擇合理的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，爭取獲得一個良好的開端。

3.3 各單位積極配合協(xié)調(diào)

設(shè)計好的房屋建筑結(jié)構(gòu)要付諸實行時，與建設(shè)單位、監(jiān)理、內(nèi)裝飾單位、土建總包，還有機電安裝等施工單位和管理單位之間要協(xié)調(diào)好，共同討論措施與方案，保證施工的順利進行。

這就要做到既接受單位領(lǐng)導的統(tǒng)一安排，又履行好自身所處領(lǐng)域的職責。建筑師參與到結(jié)構(gòu)設(shè)計中去，結(jié)構(gòu)設(shè)計師參與到具體施工當中去，互相交流，研究出更科學、更有效益的具體優(yōu)化方案，然后再去具體實施。

3.4 優(yōu)化概念設(shè)計和細部結(jié)構(gòu)

概念設(shè)計的應(yīng)用是在沒有具體數(shù)據(jù)的情況下，就因為它的不具體、不確定，導致計算總是與現(xiàn)實存在一定差異。所以，在進行設(shè)計的時候要用到概念設(shè)計的方式。這需要設(shè)計人員對運用結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化有著靈活的思維，以求達到最佳效果。而在設(shè)計的過程中，還要注意對于細致部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，比如，住宅建筑最常用到的細部造型工具飄窗、窗的開啟面積、開啟的方式、扇窗的風格，都會影響到建筑立面的感觀。在選擇飄窗的時候，應(yīng)該看立面的造型考慮是否有空調(diào)的實際使用，選擇合適的窗扇造型和擱板，以達到既美觀又安全的目的。

4 結(jié)束語

如今，建筑行業(yè)的發(fā)展越來越迅速，競爭也越來越激烈。人們對住房質(zhì)量的要求不斷提高。在這種情況下便有了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，也是建筑商降低成本與競爭的有力武器。在工程項目中，占據(jù)很高比例的就是工程造價，因為它能夠產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。因此，通過優(yōu)化設(shè)計的房屋結(jié)構(gòu)可以有效控制整個工程的造價成本。

參考文獻

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〔編輯：曹月〕

Analytic House Design Optimization of Structural Design

Zheng Ruofei

Abstract： With the rapid development of social economy， urban land area that can be used to reduce rapidly， along with increasingly high land prices， construction steel， cement， labor and other prices rising， the cost of housing construction costs rose steadily， the corresponding ， the cost of the structure-building requirements have become more stringent. Based on this background， combined with todays energy-saving， environmentally friendly green theme， todays construction market for housing construction in the structural design optimization of content， were made to analyze the meaning of light， technical issues， and other aspects of the application， to the development of the construction sector in provide a reference theoretical level.

Key words： application analysis； design optimization； house design