高繼昌

摘要：隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對建筑質(zhì)量和舒適度的要求越來越高，因此就必須對民用建筑結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計優(yōu)化，這樣不僅能增加建筑的穩(wěn)定性和舒適度，還能有效地降低民用建筑的建設(shè)成本，實現(xiàn)民用建筑的經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)利益的最大化。本文在此從結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要性出發(fā)，對結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在工程中的應(yīng)用做了一定的研究。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)；重要性；應(yīng)用

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在房屋建筑中的重要性

從我國現(xiàn)階段的國情與發(fā)展趨勢來看，房屋建筑在不久的將來，主要表現(xiàn)為高層或者超高層住房。基于這種客觀實際，如何盡可能地減少投入的資金，并對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與時代發(fā)展的需求相符合予以保證，便成為了很多建筑企業(yè)與投資人員越來越關(guān)注的問題[1]。

要想優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)，施工人員一定要將保障建筑質(zhì)量安全作為前提與基礎(chǔ)，細致分析設(shè)計方案中的各個細節(jié)，并采用較為先進的設(shè)計理念與技術(shù)，控制好工程造價。從相關(guān)的數(shù)據(jù)反映情況來看，與沒有經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化的建筑相比較而言，對房屋結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化之后，經(jīng)費可以縮減8%-22%。然而，在實際的操作過程中，因為被多方面的條件限制住了，要真正地施展起來，需面臨非常多的困難，而且也無法將其優(yōu)越性充分地發(fā)揮出來。

在優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，可以將建材的性能與機械設(shè)備的性能充分地發(fā)揮出來，這樣，與之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比較而言，則更加具有優(yōu)勢。而且，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后，工程造價的資金投入便能得到有效地降低，從而讓企業(yè)能夠贏得更高的經(jīng)濟效益。此外，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后，可以實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)中各個單元的有機整合，從而提升了建筑的質(zhì)量，對人們的居住安全給予了重要保障。因此，要想對房屋結(jié)構(gòu)具有更強的適用性與更好的經(jīng)濟性，優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是一條行之有效且非常重要的途徑。

二、建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化理念

在對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的長期探討中，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化也有自己的理念。其中優(yōu)化設(shè)計理念包含四個方面。第一個方面是房屋建筑具有安全性能，建筑能夠反映人類的進步文明程度，能夠保障人們各種工作的順利進行，因此，對于建筑的安全性能有很高的要求。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計無論優(yōu)化到什么程度，都是需要建立在安全性能的前提之下，一旦一個建筑優(yōu)化的連安全性都保證不了，那么這個建筑就失去了存在的意義，甚至帶來很大的災(zāi)難。第二個方面是可用性，建筑在表現(xiàn)美觀的同時，設(shè)計優(yōu)化的主打理念還是建筑的可用性，功能要滿足使用者的要求，帶來舒適的感覺。第三個方面是建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需要保護環(huán)境，我國在長期的發(fā)展中，人們對于保護環(huán)境的意識不高，造成我國目前環(huán)境的嚴(yán)重污染，因此，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化的時候，設(shè)計合理，采用環(huán)保的建筑材料，排水等具有污染性的系統(tǒng)要做好環(huán)保的防護工作。第四個方面是可用價值性，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化中，不能只顧眼前的利益，為了節(jié)約成本，而偷工減料，降低建筑的實際可用價值。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化理念的真正目標(biāo)是用最少的錢卻能打造出最有價值性的建筑。

三、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要點

1、選擇節(jié)能指標(biāo)較高的結(jié)構(gòu)類型。房屋結(jié)構(gòu)形式的選擇，意味著選擇不同工程造價的建設(shè)模式，常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計模式有如下三種。（1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式常見于高層建筑，以混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程為依托，這種結(jié)構(gòu)形式相對于剪力墻的抗震級別要高，比起剪力墻，構(gòu)造鋼筋使用數(shù)量不多。（2）框架結(jié)構(gòu)，具有大開間、布局靈活性強和造價成本低的優(yōu)點，但這種結(jié)構(gòu)抗震能力弱，柱截面較大，形成的柱角凸出部位會妨礙家具的布置。（3）框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，即在框架結(jié)構(gòu)中合理進行一定數(shù)量剪力墻的布置，這種結(jié)構(gòu)合理，適用能力強，而且能夠應(yīng)對各種不同的變形壓力，是一種抗側(cè)力較好的結(jié)構(gòu)。以上的三種結(jié)構(gòu)模式各具優(yōu)缺點，但我們在選擇結(jié)構(gòu)模式的時候，不能片面認(rèn)為造價最低的方案就是最科學(xué)合理的方案，而是我們要結(jié)合房屋業(yè)主的功能需求，以及建設(shè)單位的投資水平和施工能力等方面的因素進行結(jié)構(gòu)類型的綜合分析，將投資與收益進行平衡優(yōu)化，根據(jù)工程條件的客觀實際情況選擇最為合適的結(jié)構(gòu)模式。

2、各種功能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

結(jié)構(gòu)抗震的經(jīng)濟化設(shè)計，主要針對高層的房屋建筑，高層建筑的水平荷載結(jié)構(gòu)造價占所有結(jié)構(gòu)的絕大部分造價，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是造價控制的重點內(nèi)容。尤其是在建筑物層高增加之后，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的造價也會隨之增加。因此，抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)必須進行合理選用，以便形成造價優(yōu)勢。上文已經(jīng)對常見結(jié)構(gòu)形式進行了一定闡述，雖然每種結(jié)構(gòu)形式都具備一定的抗震性能，但所達成的經(jīng)濟效果確是各不相同的，因此設(shè)計人員對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計要充分了解各種結(jié)構(gòu)模式的抗震性能和經(jīng)濟指標(biāo)，把握好房屋的體型、結(jié)構(gòu)的體系以及剛度的分布等，針對抗震的薄弱環(huán)節(jié)通過抗震構(gòu)造措施進行改善，將抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本降到最低。

四、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

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1選擇合適的鋼材

在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，鋼材的選擇非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的各項性能標(biāo)準(zhǔn)，所以鋼材要具有較好的延伸性，在抗拉強度、屈服強度方面符合標(biāo)準(zhǔn)。為了保證焊接的質(zhì)量，要符合含碳量指標(biāo)。如果在地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，還要充分考慮抗震性的需求，要對鋼材進行沖擊實驗，保證具有良好的韌性。為保證鋼材的各項性能都符合標(biāo)準(zhǔn)，一定要進行相關(guān)的實驗，檢測合格后準(zhǔn)予使用。對于有其他性能需求的，要按照建筑的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)操作，確保鋼材的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計

在樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，比較常見的問題是裂縫，如果設(shè)計不當(dāng)將直接影響樓面的施工質(zhì)量。在樓面設(shè)計中，應(yīng)該根據(jù)施工材料的不同設(shè)計不同的方案，因為材料的性質(zhì)不同，伸縮縫的設(shè)計長度也不相同。所以在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，對于樓面的設(shè)計可以使用現(xiàn)澆混凝土的方法，伸縮縫的長度可以按照混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)留，以避免施工中樓面出現(xiàn)裂縫。

1.3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計算

在實際的建筑工作中，建筑設(shè)計人員通常會將網(wǎng)架同下部結(jié)構(gòu)分開進行計算。在計算當(dāng)中，設(shè)定網(wǎng)架支座的剛度是無限大的，并且各個支座剛度相等，將支座反力與下部結(jié)構(gòu)相加就可以得出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計值。下部結(jié)構(gòu)可能為梁，也可能是其他的形式，其剛度差異很大。

2、地基結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1基礎(chǔ)設(shè)計

地基是整個建筑的基礎(chǔ)，地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平直接影響到上層建筑的質(zhì)量。因為地基的基礎(chǔ)不僅要承受來自上層建筑的荷載，同時還會受到地下各種應(yīng)力的影響?；A(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素較多，在設(shè)計之前，需要對基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、水文狀況、荷載的分布情況、周圍建筑的基礎(chǔ)、抗震等級等各項要素進行詳細的調(diào)查分析，然后根據(jù)建筑的整體需求，設(shè)計出高水平的結(jié)構(gòu)方案。在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，條形基礎(chǔ)較為常見，基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式主要取決于地基的荷載力、防水要求等因素，有針對性的選擇基礎(chǔ)類型。

2.2樁基深度

在樁基設(shè)計方面，要選擇硬巖石為樁端的持力層。在樁端進入到持力層時，應(yīng)對其深度進行控制：以樁徑（d）為標(biāo)準(zhǔn)，如果是粘性土，應(yīng)大于2d；如果是強風(fēng)化軟質(zhì)巖或砂土，應(yīng)大于1.5d；如果是強風(fēng)化硬質(zhì)巖和碎石土，應(yīng)大于1d，且應(yīng)大于0.5m。在樁基進入到持力層時，樁斷面進入到巖層的深度應(yīng)大于0.5m，如果持力層為未風(fēng)化的硬質(zhì)巖或灰?guī)r時，可適當(dāng)減少其嵌巖深度，但也應(yīng)在0.2m以上。

五、結(jié)語

綜上，我們應(yīng)嚴(yán)格遵“安全、經(jīng)濟、合理”的設(shè)計理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，保證建筑工程取得良好的經(jīng)濟效益和質(zhì)量效益。引進先進的設(shè)計技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計理念，根據(jù)房屋所處的實際地理環(huán)境，選擇合適的設(shè)計優(yōu)化方案，爭取采用最低的造價來換取最大的經(jīng)濟效果。