房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

文/祁博文 北京首都工程技術(shù)有限公司 北京 100075

從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度來說，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不僅可以促進建筑物造型、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。在進行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時需要采取適當?shù)牟呗詫Y(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在保證建筑物功能的基礎(chǔ)上，保證建筑物的各項性能和指標都達到設(shè)計要求，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)計優(yōu)化意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的最終目標應(yīng)該是設(shè)計出造型美觀、功能齊全, 同時經(jīng)濟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。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計師在進行設(shè)計的過程中, 要不斷進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最終實現(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。所以,房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計者要充分考慮這些因素,合理分配現(xiàn)場資源, 選擇科學合理的設(shè)計方法, 制定出完善的設(shè)計方案，充分利用土地資源。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要點分析

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

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化策略

3.1 平面設(shè)計方案的優(yōu)化

從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，結(jié)構(gòu)的平面布置對于整個設(shè)計方案、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行優(yōu)化和選擇也是非常重要的，在建筑平面設(shè)計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。在進行平面設(shè)計方法的優(yōu)化的過程中需要結(jié)合建筑的使用功能進行充分考慮，結(jié)合現(xiàn)場和運用的實際情況進行分析，在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的時候不可能面面俱到，需要有一定的側(cè)重點。

3.2 結(jié)構(gòu)形式的合理選擇

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中, 進行結(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)合在一起進行充分考慮, 在進行結(jié)構(gòu)形式的選擇時還需要因地制宜進行充分考慮。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), 在進行優(yōu)化設(shè)計的時候就可以針對連梁進行優(yōu)化設(shè)計,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, 進而導(dǎo)致構(gòu)件的配筋量增加, 采用這樣的設(shè)計方案顯然會造成材料的浪費。

3.3 結(jié)構(gòu)的細部優(yōu)化

除了主體形式之外，對于結(jié)構(gòu)的一些基本構(gòu)件的精細設(shè)計也尤其有必要。設(shè)計人員在設(shè)計過程中可以引入BIM模型進行分析比較，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)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時,保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性能夠達到相關(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)的各項復(fù)雜參數(shù)進行具體分析，并盡量選擇較為標準的或是較為簡單的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件, 以實現(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)計過程中，需要對建筑物整體平面與結(jié)構(gòu)之間的配合進行保證。建筑物施工需要實現(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。在對樓體進行設(shè)計時，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)楦邚姴牧希缭谂浣钶^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算設(shè)計需求，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，在進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是不僅需要對項目的成本進行合理的優(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，在對土地資源進行合理運用的基礎(chǔ)上有效控制對應(yīng)的資金投入，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的優(yōu)勢和特點得到充分發(fā)揮。