王俐達(dá)

摘 ? ?要：建筑設(shè)計(jì)是建筑行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，做好建筑設(shè)計(jì)才能做好建筑建造。建筑設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵，建筑的結(jié)構(gòu)是建筑安全性能和耐久性能的重要保障?，F(xiàn)代社會(huì)建筑行業(yè)要穩(wěn)固發(fā)展就必須做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入新的科技和新的設(shè)計(jì)理念，本文將以此為核心展開建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的討論。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)優(yōu)化

1 ?引言

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，人口膨脹問題在城市問題中越來越突出，城市建設(shè)離不開勞動(dòng)力，但是城市的占地面積是有限的，如何用有限的土資源來滿足人們對(duì)建筑的需求是建筑行業(yè)的難題?；诖朔N環(huán)境，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該積極收集人民對(duì)建筑需求，不斷的進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能夠與時(shí)俱進(jìn)，保證建筑行業(yè)的先進(jìn)性，推動(dòng)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

2 ?當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題和優(yōu)化方向

現(xiàn)代房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的空間浪費(fèi)，簡而言之就是房屋的利用率還可以提高。這主要跟人們的生活質(zhì)量息息相關(guān)。生活質(zhì)量的提高讓人們對(duì)房屋的觀念發(fā)生了變化，原來的房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)不適合現(xiàn)代社會(huì)了，現(xiàn)代人有了物質(zhì)基礎(chǔ)，所以他們對(duì)房屋的內(nèi)部要求更高。他們希望房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的巧妙性，而這種巧妙性體現(xiàn)出來的是美觀，也就是說房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要增加一些美觀性。這種美觀性是在房屋安全合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的承重性能、支撐性能以及應(yīng)對(duì)變故的穩(wěn)定性能。但是有一小部分人過于注重房屋內(nèi)部的美觀，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更傾向于肉眼觀感，譬如樓梯的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以使居住者身心愉悅但是卻暴露出了結(jié)構(gòu)缺陷。目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在著地基不牢固的問題，譬如江景、海景房。由于臨江、臨海，這些房屋的地基底部多沙，而沙是流體物質(zhì)，大量的沙存在房屋地基底部使建筑存在很多隱患。還比如房屋橫縱向框架設(shè)計(jì)合理，有的房屋主人偏好橫向設(shè)計(jì)而忽略了縱向設(shè)計(jì)的重要性，這也會(huì)給房屋建筑埋下安全隱患。

根據(jù)這些暴露出來的問題，我們可以大致思考一下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向。第一，優(yōu)化安全設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要以安全為主，在安全設(shè)計(jì)合格的基礎(chǔ)上再尋求美觀設(shè)計(jì)。第二，提供一個(gè)可變性設(shè)計(jì)。就像以前的房屋建筑不能滿足人們的需求一樣，現(xiàn)代人對(duì)房屋設(shè)計(jì)的需求也在時(shí)刻變化。如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初想到了這一問題，并在設(shè)計(jì)時(shí)給用戶留下修改空間，豈不是更人性化。第三，考慮房屋造價(jià)問題。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度直接關(guān)系房屋造價(jià)問題，這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題，建筑行業(yè)要賺錢就要在最好設(shè)計(jì)里挑選出比較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。以上三點(diǎn)就是筆者認(rèn)為目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向了。其中以經(jīng)濟(jì)原則最為關(guān)鍵，接下來筆者將詳細(xì)闡述一下。

建筑行業(yè)的發(fā)展需要經(jīng)濟(jì)的支撐，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化必須優(yōu)先考慮到經(jīng)濟(jì)型原則。首先要考慮到建筑用地的問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要考慮到房屋層數(shù)的問題。因?yàn)闃菍釉礁卟⒉灰馕吨课莸膯挝幻娣e越小，在有限的土地資源中，如何讓建筑面積最大化從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的最大化需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行精密的推算。其次是單位面積的造價(jià)問題。房屋的單位面積的造價(jià)受房屋結(jié)構(gòu)的影響。譬如樓層越高，樓房的單位面積的造價(jià)就越低，但是樓層高對(duì)地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求就更高，那么地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要優(yōu)化，同時(shí)地基的單位面積的造價(jià)也會(huì)因?yàn)闃菍拥母叨榷兏摺７粗畼菍釉降蛯?duì)地基的要求也會(huì)相對(duì)降低，那么地基單位面積的造價(jià)就越低，而樓層單位面積的造價(jià)就會(huì)升高。所以在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合建筑項(xiàng)目的理想單位面積造價(jià)資金來進(jìn)行房屋的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。最后就是承重設(shè)計(jì)的問題。與單位面積相反，樓層越高，建筑工程在承重施工的問題上造價(jià)就越高。同時(shí)管道、電氣運(yùn)輸?shù)某杀疽矔?huì)增加，承重柱的單位承載能力變低，從而使建筑的抗震性降低。所以考慮好經(jīng)濟(jì)性原則，做好層高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可以從整體上優(yōu)化整個(gè)工程設(shè)計(jì)，最終降低成本，提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 ?優(yōu)化方法

結(jié)合目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，筆者認(rèn)為當(dāng)前優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以從模型優(yōu)化入手。建筑工程在施工前都會(huì)做出相應(yīng)的建筑模型。然后以建筑模型為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程施工。所以建筑模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將直接決定建筑本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此外優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也更加簡單、更加經(jīng)濟(jì)。因?yàn)榻ㄖＰ团c建筑物是按照一定比例做出來的，所以在模型上能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)在建筑物身上往往也是可以的。優(yōu)化建筑模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要做好數(shù)據(jù)分析工作。分析建筑模型的受力情況，首選要做好數(shù)據(jù)收集工作，比如房屋地基穩(wěn)定數(shù)據(jù)的收集、構(gòu)造柱和承重柱的預(yù)算受力極限、承重柱截面的高度問題、橫縱向設(shè)計(jì)的比例問題等，都需要經(jīng)過精密的計(jì)算和推敲，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的約束條件更精準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行其他方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如整體與局部的優(yōu)化?，F(xiàn)代建筑大多都是樓層建設(shè)，其中以高樓層為主，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要特別重視建筑層次的劃分，層次變化之間能否銜接自如不僅考驗(yàn)著設(shè)計(jì)人員的能力還關(guān)系著建筑建造的難易程度，也會(huì)影響建筑外觀形象。所以在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員需要考慮到現(xiàn)場施工的環(huán)節(jié)，在建筑設(shè)計(jì)層次上做好小環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在整體中尋求局部設(shè)計(jì)的優(yōu)化。同時(shí)在局部設(shè)計(jì)的過程中設(shè)計(jì)人員也需要思考到整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓局部設(shè)計(jì)與整體設(shè)計(jì)相呼應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高建筑的質(zhì)量水平。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化也很重要。剪力墻結(jié)構(gòu)是高層房屋建筑的主力軍，是房屋縱橫向的主要承重結(jié)構(gòu)。剪力墻對(duì)鋼筋的需求量低且剛性大、又能分割空間，可以幫助設(shè)計(jì)人員處理房屋分割的問題，所以在目前的房屋建筑中被普遍應(yīng)用。

剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向有很多，這里筆者著重介紹三個(gè)方面。首先是剪力墻組成成分的優(yōu)化。經(jīng)濟(jì)是剪力墻被應(yīng)用到房屋建筑的最主要原因之一，控制剪力墻的含鋼量，是優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)的重要方向。設(shè)計(jì)人員可以將剪力墻含鋼的部分結(jié)合實(shí)際的建筑情況來做出分配，比如受力縱筋的墻、板、梁的鋼含量分配。其次是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。剪力墻結(jié)構(gòu)連接房屋上、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其與房屋上、下部結(jié)構(gòu)相連的部位叫做轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可以將轉(zhuǎn)換成的設(shè)計(jì)優(yōu)化方向集中在剛度的改變上。比如轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)處在高位轉(zhuǎn)換的情況下，設(shè)計(jì)人員按需要額外考慮高位轉(zhuǎn)換對(duì)剪力墻轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度要求，并按照推算結(jié)果調(diào)整建筑上、下部結(jié)構(gòu)的剛度比，使剪力墻結(jié)構(gòu)更好的進(jìn)行承重和轉(zhuǎn)接工作。最后是連梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。剪力墻連梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向十分的明確，就是增加抗震能力。在保證跨度不變的情況下，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)連梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行小幅度的調(diào)整，比如降低連梁結(jié)構(gòu)的剛度，計(jì)算出其彎矩設(shè)計(jì)值，從而制定出剛度值與彎矩設(shè)計(jì)值的數(shù)值范圍，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 ?結(jié)束語

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)頭羊。建筑行業(yè)想要更好的發(fā)展就必須要認(rèn)識(shí)到自身的發(fā)展問題，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我國建筑行業(yè)想要發(fā)展就必須重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷豐富建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，以經(jīng)濟(jì)性的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

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