房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性及優(yōu)化技術(shù)分析

楊獻宇

（中煤科工重慶設(shè)計研究院（集團）有限公司，重慶 400016）

在當(dāng)前經(jīng)濟快速發(fā)展背景之下，我們能夠認識到人們的物質(zhì)生活水平顯著提升，與此同時，人們對于生活條件，例如房屋建筑的使用要求提出了越來越高的標準要求。對于建筑而言，其自身的結(jié)構(gòu)實用性不斷得到強化，而且其安全性、經(jīng)濟性的諸多要素也面臨著更為完善的兼顧需求。

為此，在這些要求兼顧過程當(dāng)中就應(yīng)該保證整體建筑結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和科學(xué)性，在設(shè)計過程當(dāng)中，如何對這些結(jié)構(gòu)進行設(shè)計方面的優(yōu)化，是相應(yīng)設(shè)計師需要深入和充分研究的問題。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性價值體現(xiàn)

建筑領(lǐng)域在實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展的過程當(dāng)中，要格外地兼顧建筑結(jié)構(gòu)本身的經(jīng)濟性。如何去談及經(jīng)濟性？主要可以從結(jié)構(gòu)、外形和建筑層數(shù)等諸多方面進行著手，對于其經(jīng)濟性展開談?wù)摗?/p>

1.1 建筑外形方面的經(jīng)濟性價值因素分析

在對于建筑外形進行設(shè)計的過程當(dāng)中，需要充分對建筑結(jié)構(gòu)綜合方面性的性能進行系統(tǒng)性的分析，既要保證其美觀，更要兼顧其實用。在此基礎(chǔ)之上，更應(yīng)該保證其自身的質(zhì)量，吸引民眾[1]。為了保證建筑結(jié)構(gòu)、安全等多方面的要素，通常會將其設(shè)計成為圓形或者方形，如果采用圓形的外形，能夠?qū)ㄖ锏膲w面積進行縮小和控制，無論是裝修還是墻體的材料用料等方面成本也會縮小，進一步印證了建筑結(jié)構(gòu)外形與經(jīng)濟之間的密切關(guān)聯(lián)性。

1.2 用地面積和建筑層數(shù)等方面的經(jīng)濟性價值因素分析

當(dāng)我們不將光線因素考慮在內(nèi)的情況之下，單位的層數(shù)占地面積和整體建筑層數(shù)之間其實屬于一種反比例關(guān)系，也就是說，整體單位層數(shù)占地的面積會隨著整體建筑層數(shù)的增加而不斷減少。這樣建筑成本也會不斷地降低，因此在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員需要充分考慮客戶入住的需要，兼顧光線等方面因素，從而使得這種空間居住更滿足人們的舒適度需求，保障房子賣得出去[2]。當(dāng)然在設(shè)計的過程當(dāng)中，建筑物之間的距離是保證光線和樓層格局合理性的必然要素，為此要充分兼顧建筑物之間的距離，充分保證樓層之間的合理性。不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)層數(shù)增加時，建筑面積也會增加，自然其所需要耗費的成本也不斷提升。為此，相關(guān)的設(shè)計人員要在建筑層數(shù)和建筑面積之間進行合理的協(xié)調(diào)和安排，這樣才能夠有效地避免成本過高的情況發(fā)生。

1.3 建筑設(shè)備方面的經(jīng)濟性價值因素分析

為了滿足用戶的使用需求，建筑施工人員需要在建筑建設(shè)過程當(dāng)中投入相應(yīng)的建筑設(shè)備，例如：排水管道、電氣工程等，在設(shè)計的過程當(dāng)中需要充分地結(jié)合層數(shù)，需要對于這些管道材料和電氣設(shè)備等材料的使用進行數(shù)量和規(guī)模的估計設(shè)備投入量，當(dāng)層數(shù)越多時，投入量也會越多，成本呈現(xiàn)不斷的上升趨勢。因此，要保證建筑的經(jīng)濟性，也要對整體的設(shè)計內(nèi)容進行合理的控制。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性及房屋優(yōu)化設(shè)計的原則

從以上內(nèi)容中我們可以充分地認識到，在建筑設(shè)計的過程當(dāng)中，其無論是從外形還是從材料，還是從各個方面的設(shè)計過程當(dāng)中，都會與經(jīng)濟、成本等進行直接掛鉤，為此要充分地進行優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，當(dāng)然在優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中，也要秉持相應(yīng)的原則，保證優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用有效性[3]。

2.1 安全性原則

在城市的快速發(fā)展過程當(dāng)中，科學(xué)技術(shù)也在日益進步，這些技術(shù)的發(fā)展也為房地產(chǎn)建筑的優(yōu)化和質(zhì)量升級創(chuàng)造了更多有利的條件和巧妙的契機。在此情況之下，需要對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行合理的要求，不難發(fā)現(xiàn)，有效的優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于成本的節(jié)約，更能夠顯著提升建筑的結(jié)構(gòu)安全性。為此，在實際的設(shè)計過程當(dāng)中，不能夠只兼顧成本，而忽略安全性，不能夠盲目地以節(jié)約資金作為優(yōu)化設(shè)計的標準，而是要充分地兼顧結(jié)構(gòu)的安全性和其效用性，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)完美的設(shè)計效果[4]。如果缺乏安全性，再優(yōu)化的設(shè)計、再節(jié)約成本也是無效的。

2.2 功能性原則

房屋的居住目的是為了滿足人們的生產(chǎn)和生活需要，為此，在優(yōu)化設(shè)計過程當(dāng)中，也要能夠?qū)⒎课萁ㄖ墓δ苄越o予展示，這也是能夠進一步吸引客戶眼球的關(guān)鍵要素。在設(shè)計的過程當(dāng)中，不能夠以除去建筑物承載結(jié)構(gòu)為前提對空間進行范圍拓展，而是要能夠充分地兼顧建筑的結(jié)構(gòu)功能和房屋舒適度之間的整體要素，使其二者有效平衡。而且在經(jīng)濟作用的影響之下，在設(shè)計房屋時消費者也不斷地面臨著更高的功能性需求，因此不僅要滿足使用需求安全需要，更要將其更多的實際效用價值給予展示，這樣才能夠使其功能效果得到有效的發(fā)揮[5]。

2.3 經(jīng)濟性原則

從以上的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中可見，無論是建筑企業(yè)，還是對整個行業(yè)的發(fā)展來說，建筑設(shè)計的經(jīng)濟性一直是需要格外關(guān)注的重點。眾所周知，建筑設(shè)施其體積比較大，而且綜合性比較強，在經(jīng)濟快速發(fā)展的影響之下，其各個方面無論是針對鋼筋、混凝土、水泥等材料的投入，還是在建設(shè)過程當(dāng)中所涉及管理資金的投入，這些技術(shù)條件和管理資金所耗費的成本都會對于建筑成本的最終造價產(chǎn)生直接影響，為此要充分地采用節(jié)能材料，選擇合理的成本。要積極地優(yōu)化整體的建設(shè)施工流程，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)對于成本的有效控制，但是又不能夠單純地以滿足經(jīng)濟性原則，而不注重工程的質(zhì)量，要充分地保證建筑物及本身的價值效能，兼顧經(jīng)濟優(yōu)化設(shè)計，進而達到整體的施工使用效果。

3 在房屋建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性優(yōu)化中的重點價值策略分析過程當(dāng)中的技術(shù)優(yōu)化策略

3.1 注重對于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用

不難發(fā)現(xiàn)，對于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言，即便是同一建筑工程，都會有多種多樣的結(jié)構(gòu)布置方案以及結(jié)構(gòu)分析方法，不同的結(jié)構(gòu)分析方案與整體的建筑方案有著密切的聯(lián)系。為此，對于這些方案要進行積極的識別，兼顧到多方面多重標準，以最佳效益實現(xiàn)最好的方案設(shè)計效果[6]。目前發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)技術(shù)一直是比較好的效率分析方式，隨著建筑行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，BIM技術(shù)不斷地在建筑領(lǐng)域應(yīng)用過程當(dāng)中變得更加高效，更加有價值，其取得了較為顯著的成果，使得建筑分析變得更加直觀高效和便捷，相關(guān)的設(shè)計人員就可以充分按照時間采集的數(shù)據(jù)，結(jié)合實際建設(shè)需求，利用并建設(shè)相應(yīng)的建筑模型，進行3D 立體模型的仿真技術(shù)研究，從細節(jié)等各個方面對整體的設(shè)計方案進行優(yōu)化和調(diào)整，實現(xiàn)各個方案的精準分析，及時發(fā)現(xiàn)在設(shè)計當(dāng)中存在的不足之處，從而對交叉設(shè)計中存在的不合理之處進行及時的改善和識別，為精準技術(shù)方案的實施創(chuàng)造積極有利的條件。

3.2 注重對于防震因素的設(shè)計

建筑物的穩(wěn)定性是非常重要的，而在建筑物當(dāng)中，高水平延性分支體系是保證建筑實現(xiàn)有效抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵核心要素。相關(guān)的設(shè)計人員要充分地認識到建筑內(nèi)部構(gòu)件延性水平的重要實現(xiàn)路徑，從而提升建筑物的整體抗震性能。這種抗震效果才是能夠保證建筑使用安全，而且維持其長期安全使用壽命的關(guān)鍵。在實施此方案設(shè)計過程當(dāng)中，例如：可以將這種框架與剪力墻等進行有機結(jié)合，從而實現(xiàn)框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計，進一步地提升建筑物的自身安全性。當(dāng)然，在此過程當(dāng)中，剛度要均勻，應(yīng)力要平均，布置方面需要實現(xiàn)對稱效果，這樣才能夠使得力量均衡，實現(xiàn)更好的抗震性能的提升，避免地震災(zāi)害等對于建筑物的整體安全和結(jié)構(gòu)造成破壞和影響。不難發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)下，在地震災(zāi)害之后，常常會有多次的余震，這些余震常常會對建筑物的質(zhì)量造成更多負面破壞。為此，相關(guān)的設(shè)計人員要充分地兼顧這一要素，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中設(shè)置防震線，將這些次要構(gòu)件放在地震先破壞的位置處，從而不斷地用這些構(gòu)件的科學(xué)合理方式去積極有效地抵消掉地震的能量，實現(xiàn)高強度的抗震能力和性能，并且減少能量消耗，使建筑物得到有效的保護[7]。

3.3 應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一直得到建筑領(lǐng)域的格外關(guān)注，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計使用時不僅要兼顧其使用需求和建設(shè)標準等信息，還要能夠?qū)τ诮ㄖ牧线M行科學(xué)的選擇。鋼結(jié)構(gòu)其自身具有較強的優(yōu)點，也是比較適合施工的關(guān)鍵要素。

在此鋼結(jié)構(gòu)施工過程當(dāng)中，設(shè)計人員一方面要兼顧施工過程當(dāng)中具體的流程和工藝事項，對于各個方面的優(yōu)化環(huán)節(jié)給予調(diào)整，而另一方面就是在方案制定以后，多方人員要對其進行探討，預(yù)判其在整個施工過程當(dāng)中可能存在的問題，并且能夠形成完整的配套、背景和解決方案，當(dāng)問題發(fā)生時能及時地做到有效應(yīng)對，對一些損失進行有效的控制，實現(xiàn)理想的鋼結(jié)構(gòu)施工效果。

3.4 充分做好前期優(yōu)化工作

在建筑設(shè)計工作當(dāng)中，設(shè)計方案的科學(xué)記錄是為后期工作全面展開的有效依據(jù)。前期優(yōu)化工作提升其自身的精準性和科學(xué)性，為此相關(guān)的設(shè)計人員要充分地結(jié)合房屋建設(shè)的需求，進行充分的和深入的研究和分析，并且能夠積極地研究，結(jié)合方案去做好相應(yīng)的各項準備工作[8]。例如：針對一些材料的選擇以及材料的指標確定或者是相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)等。與此同時，前期工作需要兼顧多方面的信息。在這種信息出現(xiàn)前提下，難以避免會出現(xiàn)人為失誤，這樣就會使得很多數(shù)據(jù)處理過程存在一些問題，在此環(huán)節(jié)應(yīng)該加強對于計算機的介入和應(yīng)用，其能夠保證更為精準的數(shù)據(jù)推進效果，在后期的整體施工過程當(dāng)中的交叉環(huán)節(jié)工作中，要保證各個部門之間的有效協(xié)調(diào)和密切聯(lián)系，保證工作有序的展開，以充分明確建設(shè)目標和建設(shè)需求為宗旨，進一步在各方面權(quán)責(zé)利益明確的背景之下，有效地推進工程建設(shè)工作。

3.5 要注重對于房屋建筑結(jié)構(gòu)的使用后評價

不難發(fā)現(xiàn)，房屋建筑結(jié)構(gòu)在完成以后，其會面臨著交接用戶使用階段，然而客戶的真實反饋才是檢驗優(yōu)化技術(shù)有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，我們不應(yīng)該放棄這個寶貴的機會，要充分地重視用戶在使用過程當(dāng)中對于這些技術(shù)的反饋。這對于建筑結(jié)構(gòu)的各個環(huán)節(jié)性能就進行了階段性的檢測和評估，這樣才能夠為后期的再一次優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用進行改善和提升[9]。例如：可以利用問卷調(diào)查的方式，通過數(shù)據(jù)信息平臺的介入，不斷加強對于房屋使用感受的需求和調(diào)查情況研究分析。

與此同時，相關(guān)部門也要組成團隊，定期對建筑使用過程當(dāng)中的關(guān)鍵要素給予檢測，以建筑結(jié)構(gòu)為例，無論是外形還是使用面積，這些因素是否真正實現(xiàn)用戶對采光和功能便利等方面的需求滿足，這些考核的依據(jù)和結(jié)果都會不斷地為優(yōu)化技術(shù)提升提供參考標準，創(chuàng)造更多靈感和價值思維。

3.6 要注重這種概念設(shè)計的優(yōu)化

通過統(tǒng)一的系列設(shè)計方式對于建筑材料進行合理使用，是能夠保證構(gòu)件之間實現(xiàn)有效配合和協(xié)調(diào)的關(guān)鍵要素。為此，要充分重視設(shè)計優(yōu)化概念的核心內(nèi)容，也就是說在實際的優(yōu)化問題和分析問題過程當(dāng)中，如果單單靠數(shù)字化軟件，其無法充分地滿足各方需要，設(shè)計人員的概念才是非常重要的。充分發(fā)揮人的主觀意識，對于這種概念設(shè)計進行不斷的優(yōu)化，為此相關(guān)的設(shè)計人員要不斷地提升其自身的技術(shù)經(jīng)驗和技術(shù)水平，加強對于這些人員的知識和技能的培訓(xùn)，從而全面提升其綜合素質(zhì)，使其后面的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作得到有效的展開和長期的發(fā)展。

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性是實現(xiàn)行業(yè)發(fā)展、企業(yè)長期運營的有效關(guān)鍵要素。在其房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性目標過程當(dāng)中，常常會有多方面的要素，而這也是優(yōu)化技術(shù)得以不斷有效推進和研究的重要參考點。為此，在應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的過程當(dāng)中，要充分地利用當(dāng)前時代背景之下所涌現(xiàn)的具有優(yōu)秀價值的先進元素，對其進行有效的分析和系統(tǒng)性的完善，從而為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性效果實現(xiàn)創(chuàng)造更多積極有利的條件。