【摘要】近年來，我國的房屋建筑工程建設(shè)發(fā)展迅速，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來越受到重視。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅僅是滿足合理性、安全性，對于舒適度以及可觀性也有了一定要求。如何對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化以保證其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用成為當(dāng)下建筑行業(yè)設(shè)計(jì)人員考慮的問題。本文在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化基本要求進(jìn)行詳細(xì)闡述的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計(jì)的策略。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來說，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅可以促進(jìn)建筑物造型、外觀以及功能的提升，同時還能有效提高結(jié)構(gòu)的受力性能，節(jié)省施工材料的同時，降低施工的成本。在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時需要采取適當(dāng)?shù)牟呗詫Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證建筑物功能的基礎(chǔ)上，保證建筑物的各項(xiàng)性能和指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時提高建筑物的穩(wěn)定性和安全性。

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)應(yīng)該是設(shè)計(jì)出造型美觀、功能齊全， 同時經(jīng)濟(jì)成本又較低的房屋建筑， 并要考慮到對于周圍環(huán)境的保護(hù)。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中， 要不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)房屋建筑的整體效益。對于建筑商來說， 在房屋安全使用性能得到保障的同時， 還要盡可能地減少成本支出。而對用戶來說， 房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 能夠長期使用，同時外形也要美觀是最終目標(biāo)。所以，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要充分考慮這些因素，合理分配現(xiàn)場資源， 選擇科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法， 制定出完善的設(shè)計(jì)方案，充分利用土地資源。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)分析

①房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)調(diào)。針對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要對房屋建筑的美觀度進(jìn)行提高。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是針對房屋建筑結(jié)構(gòu)而開展合理設(shè)計(jì)的一種方法。兩者之間相互配合，相互合作，從而對建筑工程造價進(jìn)行降低，使得房屋的實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行提高，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)。高層建筑設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土標(biāo)號通高采用高標(biāo)號混凝土或分層設(shè)計(jì)不合理的情況，不僅提高了工程造價，而且還難以發(fā)揮高標(biāo)號混凝土的強(qiáng)度作用。②遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各項(xiàng)規(guī)范。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中在保證滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求的前提下，可適當(dāng)對建筑構(gòu)件的截面尺寸、布置形式進(jìn)行優(yōu)化。因此，在對房屋建筑結(jié)構(gòu)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時，在對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范嚴(yán)格遵守的條件下，還應(yīng)結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，做到具體問題具體分析，正確判斷房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益都得以提高。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略

3.1平面設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，結(jié)構(gòu)的平面布置對于整個設(shè)計(jì)方案、建筑物的功能以及成本等都會產(chǎn)生較大的影響。針對建筑的平面布置進(jìn)行優(yōu)化和選擇也是非常重要的，在建筑平面設(shè)計(jì)中通過確定合適的平面方案就能確定平面的布局、軸網(wǎng)布置、樓層高度、房屋基本形式等的確定。在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化的過程中需要結(jié)合建筑的使用功能進(jìn)行充分考慮，結(jié)合現(xiàn)場和運(yùn)用的實(shí)際情況進(jìn)行分析，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時候不可能面面俱到，需要有一定的側(cè)重點(diǎn)。

3.2結(jié)構(gòu)形式的合理選擇

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中， 進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型是非常重要的。結(jié)構(gòu)的選型需要和建筑物的用途、功能、環(huán)境、安全性、穩(wěn)定性等各個方面的因素都結(jié)合在一起進(jìn)行充分考慮， 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的選擇時還需要因地制宜進(jìn)行充分考慮。對于高層建筑來說， 一般采取的主要結(jié)構(gòu)形式包括框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)形式有不同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案， 比如對于剪力墻結(jié)構(gòu)， 在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時候就可以針對連梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 增大連梁的截面剛度可以有效提高整個結(jié)構(gòu)的抗震性能的， 但由于剛度的增加， 連梁分配到的彎矩就會增大， 進(jìn)而導(dǎo)致構(gòu)件的配筋量增加， 采用這樣的設(shè)計(jì)方案顯然會造成材料的浪費(fèi)。

3.3結(jié)構(gòu)的細(xì)部優(yōu)化

除了主體形式之外，對于結(jié)構(gòu)的一些基本構(gòu)件的精細(xì)設(shè)計(jì)也尤其有必要。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中可以引入BIM模型進(jìn)行分析比較，并在使用過程中注意以下問題：（1）把控好模型空間結(jié)構(gòu)的重視度， 這樣可以有效的保證設(shè)計(jì)人員能夠?qū)IM技術(shù)在此過程中彰顯動態(tài)施工圖和結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)勢。（2）重視對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理選擇。這是為了設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性能夠達(dá)到相關(guān)要求。而建筑施工材料的質(zhì)量往往會對建筑結(jié)構(gòu)性能造成極大的影響， 因此， 工作人員應(yīng)通過BIM模型來對建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)復(fù)雜參數(shù)進(jìn)行具體分析，并盡量選擇較為標(biāo)準(zhǔn)的或是較為簡單的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 以實(shí)現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)分析模型、物理模型與施工圖文檔完全數(shù)據(jù)模型的無縫連接， 避免造成數(shù)據(jù)丟失的情況。

3.4協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要對建筑物整體平面與結(jié)構(gòu)之間的配合進(jìn)行保證。建筑物施工需要實(shí)現(xiàn)簡潔性的建筑系統(tǒng)，支柱與墻體要良好對接，截面面積與高度都要保持相同。在對樓體進(jìn)行設(shè)計(jì)時，由于轉(zhuǎn)角區(qū)域自身承受力的作用較多，因此需要將承重材料轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚?qiáng)材料，如在配筋較大的構(gòu)件處采用CRB600H鋼筋代替廣泛應(yīng)用的HRB400鋼筋，這樣不僅可以滿足計(jì)算設(shè)計(jì)需求，方便施工，更可節(jié)約10～30%的人工成本。在一些情況下，還可以通過降低建筑自重，保證建筑物整體的重心、剛心與質(zhì)心的良好交疊，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。

結(jié)語：

綜上所述，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是不僅需要對項(xiàng)目的成本進(jìn)行合理的優(yōu)化和降低，同時還需要關(guān)注建筑物的功能型以及產(chǎn)生的社會價值，在對土地資源進(jìn)行合理運(yùn)用的基礎(chǔ)上有效控制對應(yīng)的資金投入，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的優(yōu)勢和特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。

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作者簡介：

祁博文，北京首都工程技術(shù)有限公司。