劉芳 孫娜 王文哲

中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西 西安 710077

引言

為了提高設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重視程度，就需要對(duì)目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，更好地滿足人們的現(xiàn)代化居住需求，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)與居民的雙贏。設(shè)計(jì)人員需要在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，擬定設(shè)計(jì)方案，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，滿足人們更高層次的住房需求，盡量減少建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[1]?；诖耍疚膰L試對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略進(jìn)行探討，堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)的原則，在相關(guān)規(guī)定和規(guī)范的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)措施，以改進(jìn)或解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)的總體質(zhì)量，保證居民的居住舒適度，供相關(guān)人員和單位做參考。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性及作用

1.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，應(yīng)當(dāng)在保證施工人員人身安全、房屋功能的實(shí)用性的基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行全面的分析，借鑒國(guó)內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，充分利用先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，保持建筑結(jié)構(gòu)具有良好的藝術(shù)造型，使優(yōu)化設(shè)計(jì)工作效果最大化。據(jù)不完全調(diào)查顯示，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化后的房屋建筑，較未經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化的房屋建筑而言，其建設(shè)成本更低，項(xiàng)目建設(shè)的造價(jià)得到更好的控制，費(fèi)用的縮減率能夠達(dá)到10%～20%。但是，在實(shí)際的建設(shè)中，受到各種因素的影響，有效、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作實(shí)施起來(lái)難度較大，無(wú)法將設(shè)計(jì)優(yōu)化的功能最大化，其優(yōu)越性難以體現(xiàn)[2]。在現(xiàn)實(shí)施工中，部分建設(shè)單位為了縮短施工周期，一味地追趕工程進(jìn)度，進(jìn)而忽視了對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。部分年輕設(shè)計(jì)人員參加到設(shè)計(jì)工作中的時(shí)間較短，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)無(wú)法很好把握，未考慮到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題或優(yōu)化效果并不十分理想。另外，大部分建筑設(shè)計(jì)人員將關(guān)注點(diǎn)主要放在建筑工程的施工部分，而忽略了設(shè)計(jì)優(yōu)化的整體方案，使得建筑的整體造價(jià)提高。因此，建筑設(shè)計(jì)人員需要將建設(shè)施工、設(shè)計(jì)優(yōu)化與建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益密切聯(lián)系，科學(xué)、合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，在實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，降低建設(shè)單位的資金成本，提高房屋的整體質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)朝著更好的方向前進(jìn)。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加注重房屋的安全性，在造型美觀、藝術(shù)內(nèi)涵、與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)上存在一定的弊端，各種建筑的外觀千篇一律，結(jié)構(gòu)單一，舒適度較低，居民對(duì)住房的滿意度較低，建筑本身不具有自身特點(diǎn)，無(wú)法體現(xiàn)時(shí)代的藝術(shù)特色。同時(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏科學(xué)的造價(jià)管理理論作為指導(dǎo)，建設(shè)企業(yè)的成本大大增加。較傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化占據(jù)著更大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的弊端起到了良好的彌補(bǔ)作用，不僅能夠降低建設(shè)單位對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)成本，對(duì)建筑材料進(jìn)行合理運(yùn)用，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備和建筑材料的價(jià)值，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，豐富建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)方案的綜合性，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和藝術(shù)審美相互融合，具有更強(qiáng)的直觀效果，避免了建筑形式單一的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，還能對(duì)建筑施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)、工序進(jìn)行合理地安排，科學(xué)的整合，從而提高整體建設(shè)質(zhì)量，保證居民的住房安全。因此，對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能夠提高建筑的經(jīng)濟(jì)性、舒適性、實(shí)用性，通過(guò)將生態(tài)理念融入設(shè)計(jì)方案中，使用現(xiàn)代化的技術(shù)與先進(jìn)材料進(jìn)行建設(shè)，體現(xiàn)了新時(shí)代的環(huán)保特點(diǎn)，能夠更高地對(duì)建設(shè)場(chǎng)地的周?chē)h(huán)境進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)“綠色化”施工，符合新時(shí)代下可持續(xù)發(fā)展的要求[3]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

2.1 協(xié)調(diào)優(yōu)化與房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)墻體等時(shí)，首先需要考慮對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，結(jié)合建筑的實(shí)際情況，盡量保持和建筑的功能統(tǒng)一，簡(jiǎn)潔大方，多層建筑需保持每一層的層高和橫截面積相同。在設(shè)計(jì)建筑的整體布局時(shí)，需要對(duì)重心位置、中心位置、受力平面位置的進(jìn)行分析，著重關(guān)注結(jié)構(gòu)在受力下的安全保障。受到風(fēng)力因素和地震因素的影響，可以在設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用大開(kāi)間的剪力墻結(jié)構(gòu)，適當(dāng)加長(zhǎng)剪力墻的上部墻體，減少剪力墻的墻肢數(shù)，減少墻體的受力面。另外，還可以在建造時(shí)，減少內(nèi)部系統(tǒng)的混凝土用量，減少鋼筋用量[4]。最后，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)房屋建設(shè)中產(chǎn)生的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行多次核算，保證數(shù)據(jù)的正確性，對(duì)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)論證，保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性，以提高房屋建筑的整體安全系數(shù)。

2.2 整體優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化

房屋建設(shè)作為一項(xiàng)復(fù)雜的建設(shè)項(xiàng)目，其中涉及的建設(shè)流程與工藝較為復(fù)雜，因此需要加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性與層次性的研究，每一棟建筑的設(shè)計(jì)都應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持層次性和復(fù)雜性的設(shè)計(jì)原則[5]。首先，設(shè)計(jì)人員需要全面考慮建筑工程施工區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)，保持建筑的設(shè)計(jì)與整體環(huán)境不沖突，二者互相和諧統(tǒng)一，完成整體設(shè)計(jì)工作。另外，在其他方面如屋頂、圍欄等方面，需要將功能的適用性與成本控制充分納入考慮范圍內(nèi)，在設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，必須進(jìn)行實(shí)地考察，結(jié)合房屋的實(shí)際建設(shè)情況，展開(kāi)優(yōu)化。其次，再對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，做好對(duì)建筑材料、零部件、結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選取工作，根據(jù)水暖電等專(zhuān)業(yè)的施工過(guò)程，把控局部設(shè)計(jì)優(yōu)化中的各個(gè)細(xì)節(jié)，以點(diǎn)成面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

在對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)人員遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國(guó)家頒布、出臺(tái)的各條法律法規(guī)、相關(guān)條例全面了解，還應(yīng)在結(jié)合實(shí)際建筑的基礎(chǔ)上，合理調(diào)整、運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。與此同時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中存在局限性或不足的規(guī)定，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行取舍，保證最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化效果良好。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要因地制宜，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定，保證其合理性。將相關(guān)的規(guī)范與要求認(rèn)真貫徹到位，合理設(shè)計(jì)，不斷提高設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)能力，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)方案，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行嚴(yán)格的審查，規(guī)避常見(jiàn)設(shè)計(jì)缺陷[6]。首先，在設(shè)計(jì)建筑排水系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系著房屋能夠正常使用，對(duì)居民的正常生活具有較大影響，因此在設(shè)計(jì)階段，需要進(jìn)行全方位的考慮，將排水系統(tǒng)的長(zhǎng)期使用標(biāo)準(zhǔn)納入設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，確保設(shè)計(jì)方案科學(xué)、合理，保證排水系統(tǒng)后續(xù)的正常使用。并對(duì)排水管道進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，選擇長(zhǎng)度、粗細(xì)適應(yīng)的排水管，選定管道安裝的位置，確定預(yù)留孔洞的位置，進(jìn)行預(yù)埋件，特別需要注意排水管穿墻后的安全保護(hù)措施，保證排水管盡量不繞梁或繞柱，避免發(fā)生安全事故，導(dǎo)致居民的人身安全和健康受到傷害。其次，在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)時(shí)，由于電氣管線是整個(gè)房屋中不可或缺的部分，影響著居民的正常用電，如果對(duì)管線的位置設(shè)計(jì)不合理，可能存在潛在的安全隱患。因此，設(shè)計(jì)時(shí)電氣管線時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免管線直接裸露在外，否則可能與墻體產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致漏電，在設(shè)計(jì)氣體管道時(shí)，需要提前預(yù)留孔洞，保證管道不會(huì)承受外力壓迫，不易受到腐蝕，保證管道內(nèi)部通暢。

2.4 優(yōu)化概念設(shè)計(jì)與前瞻性設(shè)計(jì)

由于在同一建筑方案中可能存在不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種設(shè)計(jì)參數(shù)也并不是固定不變的，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)處理更是多種多樣，因此需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在一般設(shè)計(jì)規(guī)律的指導(dǎo)下借鑒相關(guān)優(yōu)秀設(shè)計(jì)案例的經(jīng)驗(yàn)，加以判斷，能夠?qū)⑺锌赡軐?duì)設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生影響的因素作為“變量”，在備選設(shè)計(jì)方案中充分融入概念設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具有前瞻性，降低整體的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作難度。加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)使用期限的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)早期，需要明確建筑在各個(gè)時(shí)期的設(shè)計(jì)方案，分析不同時(shí)期容易出現(xiàn)的問(wèn)題，合理設(shè)想建筑在臨近使用期限時(shí)的具體情況，對(duì)整體項(xiàng)目的建設(shè)資料完全了解，以為后期建設(shè)工作提供有利條件[7]。

2.5 優(yōu)化樁基礎(chǔ)

目前，我國(guó)常見(jiàn)的樁基礎(chǔ)可以分為兩類(lèi)，一是灌注樁；二是預(yù)制樁，兩種方式均具有優(yōu)點(diǎn)，也存在一定的弊端。較預(yù)制樁而言，灌注樁更加安全，但由于灌注樁在成樁中難以把控，對(duì)施工人員的技術(shù)要求更高，施工較為復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，因此，在符合相關(guān)沉降規(guī)范的前提下，優(yōu)先選擇預(yù)制樁，對(duì)地基地質(zhì)進(jìn)行全面的控制。同時(shí)，在一般情況下，由于土體對(duì)樁基礎(chǔ)的摩擦力隨著樁基的不斷深入而增加，樁端受到的阻力也越來(lái)越大，樁體的受力面相應(yīng)增加，因此在保證房屋建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量選擇預(yù)制樁，選擇的預(yù)制樁應(yīng)保持一定的長(zhǎng)度，以減少鋼筋的用量，節(jié)省建筑原材料。但同時(shí)也需注意，設(shè)計(jì)優(yōu)化的最終目的是為了提高房屋的建設(shè)質(zhì)量，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要將質(zhì)量安全作為設(shè)計(jì)優(yōu)化的出發(fā)點(diǎn)，不可盲目追求美觀性、藝術(shù)性，偷工減料，使建筑質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

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

設(shè)計(jì)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(jì)的理念上，充分將環(huán)保節(jié)能納入設(shè)計(jì)范疇[8]。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(jì)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(yáng)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(hù)的關(guān)鍵所在，屋頂、門(mén)窗設(shè)計(jì)是重中之重，在受陽(yáng)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(yáng)光照射充足，在不受陽(yáng)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(guò)大，在設(shè)計(jì)房屋的頂層時(shí)，可以加裝可循環(huán)的水管，保證建筑內(nèi)部冬暖夏涼。

3 結(jié)束語(yǔ)

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化發(fā)揮著重要作用，直接決定著房屋的最終質(zhì)量與使用價(jià)值，推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在確保建筑安全性的基礎(chǔ)上，提高建筑設(shè)計(jì)的整體美觀程度，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，改進(jìn)設(shè)計(jì)工作，減少建筑企業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的資金投入，合理安排施工，使建設(shè)單位獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)代社會(huì)，建筑結(jié)構(gòu)式合計(jì)不僅需要保證建筑的功能性與安全性，還應(yīng)當(dāng)注重對(duì)建筑造型的設(shè)計(jì)，提高其美觀性，以滿足人們現(xiàn)代化的居住需要，增加建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的價(jià)值。