房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計分析

陳茂輝

（漢宸國際工程設計集團有限公司，濟南 250000）

1 引言

隨著人們生活水平的提升，人們在選擇房屋時，不僅注重房屋的實用性和經(jīng)濟性，更注重房屋結(jié)構(gòu)的合理性以及安全性。因此，要求設計者對房屋結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化，對各種結(jié)構(gòu)設計進行不斷的完善與創(chuàng)新，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的整體質(zhì)量，在滿足房屋建筑結(jié)構(gòu)安全性及實用性的要求基礎上，充分體現(xiàn)房屋建筑的價值，促進房屋建筑行業(yè)得到更高水平的發(fā)展。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計概述

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，指的是在能夠充分滿足房屋建筑施工便利性的基礎上，有效結(jié)合美學和藝術(shù)學的特點及優(yōu)勢，將房屋建筑的功能性更好地展現(xiàn)出來，從而能夠在實現(xiàn)降低房屋建設成本的同時，提升房屋建筑的安全性、實用性以及美觀性。對房屋建筑的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計時，需要打破傳統(tǒng)房屋建筑設計方法的約束，制訂更加科學合理的優(yōu)化設計方案，提升房屋整體的設計效果[1]。在設計過程中，需要將優(yōu)化設計理念貫穿始終，充分體現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的核心內(nèi)涵，具體可注意以下2點：（1）將房屋建筑結(jié)構(gòu)作為維護基礎，對房屋設計進行整體優(yōu)化，在把握整體結(jié)構(gòu)的基礎上進行設計創(chuàng)新與改進；（2）對房屋建筑的各個細節(jié)加強分析與研究，包括建筑的細節(jié)構(gòu)造、主體結(jié)構(gòu)、屋頂結(jié)構(gòu)、維護結(jié)構(gòu)以及地基等，實現(xiàn)對整體房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化與改善。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的作用

3.1 實用性與創(chuàng)新性

房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計能夠促使設計人員對設計方案進行不斷的創(chuàng)新，在設計理念上，將傳統(tǒng)建筑設計與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代性，注重當前市場上房屋建筑住戶的需求以及向往方向，同時，更加關(guān)注住戶的使用需要，提升房屋建筑的實用性。

3.2 節(jié)約成本，資源優(yōu)化配置

房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計有助于減少原材料浪費的問題，節(jié)約建設成本。另外，能夠確保各項建筑資源得到優(yōu)化配置，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量，使人們在使用房屋建筑中有更好的安全保障。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中存在的問題

4.1 結(jié)構(gòu)設計缺乏整體性

房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的整體性體現(xiàn)在房屋建筑的內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及建筑工程能否與周邊環(huán)境建立和諧關(guān)系，也是影響建筑企業(yè)經(jīng)濟、社會效益的一個重要因素。在一些房屋建筑結(jié)構(gòu)的設計中，設計人員忽視了整體性的問題，對建筑結(jié)構(gòu)進行分散設計，導致設計工作較為零散，缺乏相關(guān)性，會在一定程度上影響房屋建筑的舒適性與整體性。

4.2 細節(jié)處理缺乏嚴謹性

細節(jié)問題是影響房屋建筑使用性及安全性的重要因素。在房屋建構(gòu)設計中對細節(jié)問題進行有效的處理，能夠極大地提升房屋建筑的質(zhì)量以及安全性。但在當前階段的房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中，一些設計者往往容易忽視細節(jié)問題[2]，對工程整體的施工質(zhì)量造成十分嚴重的影響，增加工程返修量以及房屋建筑的成本。

4.3 設計方案缺乏合理性

設計方案是工程建設施工作業(yè)的一個重要依據(jù)，方案的合理性與可行性會直接影響建筑工程的整體施工質(zhì)量。但在當前部分房屋建筑結(jié)構(gòu)設計方案制訂時，設計者往往并沒有到施工現(xiàn)場進行實地勘測，這就容易導致結(jié)構(gòu)設計方案與實際施工情況之間存在較大的差異，不能給房屋建筑施工作業(yè)提供依據(jù)與指導，使后期工程施工難度增加，還可能會影響建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，使房屋的使用價值降低。

5 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的原則

5.1 安全性

房屋建筑工程建設中，安全性是非常重要的指標。因此，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，需要加強對安全性的重視，在充分考慮建筑整體結(jié)構(gòu)安全性的基礎上，對建筑物的功能性及技術(shù)性進行優(yōu)化與改進。

5.2 功能性

在滿足房屋建筑結(jié)構(gòu)設計安全性的基礎上，需要考慮房屋建筑使用者的需求，細致地了解使用者對房屋結(jié)構(gòu)設計的功能需求，并總結(jié)梳理，從而提升房屋建筑整體的功能性，確保各項結(jié)構(gòu)設計能夠充分滿足用戶的使用要求。另外，還需要關(guān)注房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的實用性、美觀性以及協(xié)調(diào)性等，通過運用優(yōu)化技術(shù)促使整體結(jié)構(gòu)設計功能的統(tǒng)一性。

5.3 經(jīng)濟性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，為提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟與社會效益，需要加強對建筑成本的管理控制。在滿足房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性與功能性后，對整體結(jié)構(gòu)進行完善，在嚴格遵守房屋設計標準的條件下，提升建設的規(guī)范性，進而減少建設材料的損耗，提升資源的利用率以及房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的經(jīng)濟性，從而滿足更多消費者對經(jīng)濟及成本的考量。

6 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的要點

6.1 設計理念及方案的優(yōu)化完善

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計中，設計人員需要對施工過程中的內(nèi)部環(huán)境以及外部環(huán)境等因素進行綜合考量，并進行深入分析，在確保安全性與可靠性的基礎上，制定房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計方案[3]。另外，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，設計人員應采用先進的技術(shù)、理念與方法，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的水平。例如，采用概念性的設計理念，結(jié)合對施工材料及參數(shù)的多變性特征，根據(jù)施工的具體狀況以及對房屋建筑結(jié)構(gòu)不同功能的需求進行靈活的方案調(diào)整，提升設計方案的創(chuàng)新性與靈活性，從而提高結(jié)構(gòu)設計的合理性，充分滿足房屋建筑的使用功能、安全性以及美觀性，并降低建筑的成本。

6.2 整體布局的優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化是一項專業(yè)性較強、復雜程度較高的工作，在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，需要提升房屋結(jié)構(gòu)設計的層次性，尤其是在高層建筑的建設中，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計工作具有更高的復雜程度。房屋建筑樓體的結(jié)構(gòu)層次設計中，通常包括設計層次以及結(jié)構(gòu)體系。其中，層次優(yōu)化要求對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整，促使房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)與布局更加合理。房屋建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括承重系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等部分，若建筑結(jié)構(gòu)設計缺乏整體性，會直接影響房屋建筑的安全性。因此，對房屋建筑整體布局的優(yōu)化，可以在確保實用性的同時，提升房屋建筑的安全性及美觀性。

6.3 結(jié)構(gòu)細節(jié)的優(yōu)化處理

對房屋建筑進行選型優(yōu)化時，首先，需要選取合適的基礎結(jié)構(gòu)類型。基礎結(jié)構(gòu)是高層房屋建筑的重要組成部分，承載著建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載，為提升房屋建筑的安全性與使用性提供保證。設計者需要在綜合分析地質(zhì)勘測資料以及建筑上部結(jié)構(gòu)荷載的基礎上，選擇最適宜的基礎結(jié)構(gòu)。針對房屋建筑層數(shù)比較少，地基土質(zhì)比較更好的情況，可以選擇使用獨立基礎或條形基礎，從而降低施工的難度與成本；而層數(shù)比較多、地基基礎比較差的房屋建筑，可以選擇樁基礎，以保證整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性。其次，需要選擇合適的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。在高層或超高層房屋建筑中，抗震性是混凝土結(jié)構(gòu)設計的一個重點及難點問題，為進一步提升房屋建筑整體的抗震性能，需要設計者進行結(jié)構(gòu)設計時采用合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)高度低于50 m的高層房屋建筑，可選擇框架結(jié)構(gòu)為抗震體系，具有更高的靈活性；結(jié)構(gòu)高度在50~100 m的高層房屋建筑，可選擇剪力墻結(jié)構(gòu)，剛度比較大，且位移小；高度在100 m以上的結(jié)構(gòu)可以采用抗震墻結(jié)構(gòu)，框架核心筒結(jié)構(gòu)、同種同結(jié)構(gòu)以及部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)等。而結(jié)構(gòu)高度超高的房屋建筑，一般將框剪結(jié)構(gòu)及框筒結(jié)構(gòu)為抗震體系。

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)的平面布置中，建筑結(jié)構(gòu)平面布置的精確性及合理性會在一定程度上影響建筑的安全性。高層房屋建筑結(jié)構(gòu)布局與預期抗震性能之間存在著一定的關(guān)聯(lián)，因此，要求設計者在平面設計時，盡量降低扭轉(zhuǎn)效應，考慮地震發(fā)生時的偶然偏心，對高層建筑的水平位移以及層間位移進行綜合評估。另外，在平面結(jié)構(gòu)布局中，綜合考慮房屋建筑整體的抗震性，盡量采用規(guī)則、簡單、對稱的布局方式，從而確保房屋建筑的抗震性能，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的安全性與可靠性。

在建筑結(jié)構(gòu)的細節(jié)優(yōu)化中，還應注意薄弱層設計的規(guī)范化。混凝土結(jié)構(gòu)設計中，薄弱層非常容易受到外界的影響而產(chǎn)生變形，從而影響建筑整體的穩(wěn)定性。隨著近幾年房屋建筑建設高度的不斷增加，為進一步提升房屋建設的安全性和穩(wěn)定性，需要設計者加強對薄弱層設計的重視。若結(jié)構(gòu)中的豎向結(jié)構(gòu)剛度不連續(xù)、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受剪承載力突變，說明存在薄弱層，設計者針對這一問題，應當根據(jù)地震荷載、調(diào)整系數(shù)進行相關(guān)數(shù)據(jù)的計算評估，調(diào)整房屋結(jié)構(gòu)抗側(cè)力，實現(xiàn)對薄弱層構(gòu)件的優(yōu)化設計，從而提升房屋建筑整體的安全性。

6.4 提高設計人員的專業(yè)性

在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，需要提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設計人員的專業(yè)性，對其進行系統(tǒng)化的培訓，構(gòu)建系統(tǒng)性的設計標準，從而有效協(xié)調(diào)在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中出現(xiàn)的問題。另外，提高設計人員的專業(yè)性，能夠促使更多新型房屋建筑電子設備、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，促使房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)代化，同時，提升建筑設計工作者的工作效率，在提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的同時，提高結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)代性。

7 結(jié)語

綜上所述，隨著人們生活質(zhì)量的提升，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的設計有了更高的要求，在當前市場環(huán)境下，為了進一步提升建筑企業(yè)的競爭力，需要在建筑結(jié)構(gòu)設計中合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，從而滿足市場及住戶的需求，在確保房屋建筑結(jié)構(gòu)整體合理性、安全性與可靠性的基礎上，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的功能性與美觀性，促進建筑行業(yè)發(fā)展目標的實現(xiàn)。