建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用

曹云

南京市建筑設計研究院有限責任公司 江蘇 南京 210000

在對建筑結構的設計展開優(yōu)化的過程中，應當不斷提高相關設計人員的工作積極性，使建筑設計質量得到保障，進而提高現(xiàn)代居民使用住宅的幸福感與舒適感，達成房屋交易雙方的共贏。房屋設計人員應當根據(jù)當前具備的資源進行設計方案的制定，并在此基礎上不斷優(yōu)化細節(jié)，從而達到降低成本、優(yōu)化建筑結構的效果，推動建設方的良好發(fā)展。本文就將針對建筑結構設計方式進行探討，并秉持以事實至上的基礎，提出行之有效的改進手段，以期解決在建筑結構設計中可能遇到的問題，進而提高而今的建筑質量，為百姓的住宅體驗優(yōu)化做出貢獻。

1 建筑結構設計優(yōu)化的意義

優(yōu)化建筑結構設計一方面可以降低建筑結構在設計方面的資金消耗問題，另外一方面還可以有效地整合建筑結構單元，并延長建筑物的使用壽命。既能夠增加建筑物的安全性能，又能夠提升建筑物的使用性能。

除此之外，設計師還能夠針對原有的設計方案進行進一步的優(yōu)化與改善，并且在這一過程當中及時地發(fā)現(xiàn)原設計方案中的一些不足之處，從而在最大程度上保障建筑結構的合理性和安全性，為居民提供一個更加便捷且舒適的居住環(huán)境[1]。

優(yōu)化建筑結構設計方法還有利于工程造價的控制。在優(yōu)化設計方案的過程當中，相關工作人員應該及時地轉變傳統(tǒng)的設計觀念，并且通過借助先進的設計技術，同時在這一過程當中盡可能地采用一些高效環(huán)保的建筑材料，盡可能地節(jié)省和降低人力資源的費用支出。在此基礎之上有效地整合各類資源，做好工程造價的控制和管理工作。

最后，還能夠滿足的不同審美需求。在實際的房屋建造過程當中，房屋的業(yè)主通常在追求房屋質量、功能以及實用性的同時，也注重整個房屋結構的美觀度。這就要求設計師在對方安顧問結構進行優(yōu)化設計時，需要結合房屋業(yè)主的審美和需求進行設計。脫離房屋業(yè)主需求和審美的設計方案在突出也無法達到預期的社會效益。

為此，在房屋建造過程中，要求設計師的設計理念符合房屋業(yè)主的社會效益和經(jīng)濟效益，其必須立足房屋業(yè)主的審美需求，將業(yè)主的審美和需求貫穿整個房屋結構優(yōu)化設計中。如在2008年奧運場館的建設當中，水立方和鳥巢不僅滿足了賽事的需求，同時也結合中國文化，融入了中國元素，提高了其藝術價值，在彰顯建筑結構實用性的同時，也注重突出建筑結構的美觀性和藝術性。

2 開展建筑結構設計優(yōu)化策略的基本原則

在優(yōu)化建筑結構設計方法時，既要充分的考慮到建筑后期的經(jīng)濟效益問題合理的分配建筑資源，進而降低各類成本的投入，有效地提升建筑資源的實際利用率。另外一方面，優(yōu)化設計方案必須要符合企業(yè)的發(fā)展需求和消費者的消費需求，從而保證建筑結構的基礎功能，進而為消費者提供便捷舒適的居住環(huán)境。因此，相關工作人員在開展建筑結構優(yōu)化設計工作時，必須要把環(huán)保、安全工作放在首要位置，同時還應該結合全新的建筑設計理念，并對其進行進一步的創(chuàng)新與優(yōu)化，改進設計思路和方法，使得建筑結構設計工作能夠在最大程度上發(fā)揮出自身應有的作用。

3 建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用策略

3.1 優(yōu)化建筑設計圖紙

建筑設計施工圖紙直接為施工作業(yè)人員呈現(xiàn)出建筑結構總體設計與設計師的真正意圖，并且也是施工作業(yè)人員展開工程施工的基礎前提，指導施工作業(yè)人員應怎樣進行施工。由此可見，施工設計圖紙準確度極為重要。如果設計圖紙之中存有任何問題，那么在實際施工過程中，這一問題則會被放大，而且問題對工程施工也會帶來比較嚴重的干擾，可能會在一定程度上直接影響到工程施工的有序展開，甚至還會對有關人員的人身安全帶來極大威脅，造成無法挽回的經(jīng)濟損失[2]。因此，設計工作人員在展開工作過程中，應當根據(jù)科學規(guī)范展開房屋結構的設計，不能為了一味縮減工作量，把施工設計圖紙之中的關鍵信息標注或是設定標準進行一定簡化。若是如此，則會導致施工作業(yè)人員在實際施工過程中，無法充分理解設計圖紙的意圖，從而嚴重影響到工程施工進度或者是引起工程施工安全風險事故。除此之外，對于一些細致或是繁瑣的設計環(huán)節(jié)，設計人員應當細心認真的展開，并確保施工設計圖紙的科學性、合理性，待圖紙設計完畢后，設計工作人員應當對圖紙內容展開全面檢查，確保設計圖紙中并無任何問題。

3.2 建筑結構設計的安全耐久性

在房屋結構設計階段中，建筑結構的最核心問題就是安全性以及其中的耐久性，建筑結構在設計以及施工完成之后，首先要保證其自身結構的受力性能合理，對于其自身的荷載要有足夠的承受能力，無論是臨時荷載，還是永久荷載，都要在設計中進行考慮。在設計階段滿足結構的安全性是必然的條件之一。但是，很多情況下，設計階段對其耐久性的設計，就優(yōu)化的比較簡單薄弱，建筑完成之后，經(jīng)過長期的使用，如果達不到所設計的耐久度，就出現(xiàn)老化現(xiàn)象，同樣會出現(xiàn)極大的危險，一些重要的構架出現(xiàn)受力性能下降，不再能夠滿足其預先設計好的受力能力，就可能導致傾斜、塌陷等重大事故誘因。在設計階段要對結構進行綜合性的分析和優(yōu)化，以達到滿足現(xiàn)場實際的耐久性要求，如正常設計的結構，一旦在海邊展開工程施工，就需要考慮海水對其造成的不利影響，對于其結構的材料要提高一定的抵抗海水侵蝕能力，才能保障建筑能夠長久的使用下去。同時，對于抗震方面的結構設計，一直是建筑結構設計的重點核心內容，一旦發(fā)生地震，結構的受力性能直接決定著房屋建筑是否會出現(xiàn)倒塌，建筑結構在自身抗震等級范圍內，一定要滿足大震不倒、小震可修的標準，對于結構設計的環(huán)節(jié)，要充分考慮地震的破壞效果，針對性的進行結構鋼加強，一般不要采用短柱進行設計，且對周邊柱進行一定的加強，并且在梁柱核心區(qū)的設計，一定要充分達到抗震要求的標準，同時在加強的環(huán)節(jié)中，要考慮施工可能性，不能造成結構過于復雜導致施工難以實現(xiàn)，出現(xiàn)質量標準難以達到的現(xiàn)象，降低了結構的理想設計標準[3-4]。

3.3 優(yōu)化設計規(guī)范與標準

在進行建筑結構設計優(yōu)化的過程中，相關單位應當不斷向設計人員強調設計的準則，即對國家推出的相關規(guī)定、法律及條例進行系統(tǒng)完整的了解，從而保障后續(xù)的設計方案能夠不違反官方的規(guī)則，在根本層面保障其可行性。同時，面對建筑結構設計標準中較為不合理的規(guī)定，設計人員也應當有一定的判斷力，需在設計過程中有所選擇，進而保障結構設計的效果。之后，在設計的具體過程中，設計人員應當對參數(shù)進行確認，并結合設計的特點進行優(yōu)化，保障其合理性。在這一過程中，相關設計人員會在不斷改進設計方案的過程中得到能力的提升，達到自身的進步。而相關單位也需要在多個方案中選取最優(yōu)秀的進行審查，在改善其中存在的缺陷后進行落實。首先，設計人員在進行給排水系統(tǒng)的設計過程中，應當認識到其與房屋建筑質量的高相關性，提高對其的重視程度，并不斷驗證其合理性，從而使設計過程更具備合理性，提高給排水系統(tǒng)設計的質量，保障居住者的日常用水。設計者應當對給排水系統(tǒng)中使用的排水管道做好規(guī)劃，對于房屋中不同的區(qū)域，應選取不同大小及規(guī)格的管道，使其能滿足因區(qū)域變化而特殊的給排水需求。在選擇好排水管道的位置之后，則需要進行預埋件處理，且應充分避免影響到墻后的安全措施，降低發(fā)生安全事故的可能性，保障居民的生命安全與身體健康；其次，在進行建筑電力系統(tǒng)的設計過程中，應不斷優(yōu)化設計方案，保障電氣系統(tǒng)的合理性、科學性與安全性，盡可能在設計階段排除可能發(fā)生的安全隱患。對此，設計人員在設計的過程中應當將管線的位置盡可能安置于建筑結構中，而非暴露在外。若線路的位置不合理，極容易引發(fā)安全事故。在管道設計中，應提前在墻體中預留管道所需的孔洞，從而減少建筑結構對電力系統(tǒng)管線形成的外部壓力，保障管道的穩(wěn)定性。

3.4 優(yōu)化環(huán)保節(jié)能結構設計

設計人員需要順應現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的要求，在綠色建筑設計的理念上，充分將環(huán)保節(jié)能納入設計范疇。首先，為了保證建筑的室內采光良好，減少電能的使用，設計人員需要結合房屋建設所在的位置、氣候、城市規(guī)劃等，合理地選擇房屋的朝向，保證陽光照射充分，室內通風良好。其次，為了保證房屋具有良好的保暖性能，應當避免和寒風呈90°，在一定程度上減少室內熱量的消耗，提高房屋在冬季的保暖效果，減少暖氣的使用。最后，作為房屋建筑維護的關鍵所在，屋頂、門窗設計是重中之重，在受陽光直射的房間，應盡量增加窗戶的面積和數(shù)量，保證建筑的陽光照射充足，在不受陽光照射的房間，應盡量減少窗戶的面積和數(shù)量，避免屋內熱量消耗過大，在設計房屋的頂層時，可以加裝可循環(huán)的水管，保證建筑內部冬暖夏涼[5-6]。

3.5 加強建筑結構整體設計的合理性

要遵循國家關于建筑的法律法規(guī)和相關標準來進行建筑結構的設計，在設計建筑結構體系時要把先進的技術應用到設計中來，重點把握建筑結構的承重設計和抗震設計，這樣的建筑結構設計才能夠保證建筑施工中不出現(xiàn)安全隱患。同時應注意施工材料的設計，要對建筑工程施工的實際情況做全面把控，把實際運用的材料和現(xiàn)場情況作比對，從而做出合理的設計方案。

如果建筑結構的平面設計圖不合理就會使建筑結構出現(xiàn)一些不合理的問題，所以建筑的平面設計要從實際出發(fā)，例如針對一些潮濕且容易塌陷的施工產(chǎn)地就要在設計上注重地基的加強，從而確保房屋建筑設計整體結構的避震性[7-8]。

3.6 優(yōu)化建筑地基結構的設計策略

地基是房屋結構設計的第一步也是基礎。地基的設計是整個房屋建筑結構設計的前提。因此要使房屋建筑中整體的結構設計達到標準，對地基的設計優(yōu)化是必要的前提。設計前要對地基的實際情況做全面的了解，例如地質勘探，地質承受能力等都是對地基設計所必要做的工作，要對這些情況加以綜合分析，使地基設計的安全性得到保證，安全問題也是地基優(yōu)化設計中需要關注的重點之一。

在房屋建筑結構的設計中，設計人員還應該對影響地基穩(wěn)定性的因素做考慮，把所有因素做出詳細預案，將地基實際施工中可能出現(xiàn)的問題做提前預測并且把解決方案預列出來，在這些預案中，要把安全問題的預案放在首位去研究。同時施工現(xiàn)場也應該設置防護裝置，把地基和環(huán)境聯(lián)合起來實施強化措施，從而使房屋建筑項目的整體結構設計得到安全性保證。

3.7 科學合理地選擇預制樁

樁基礎工程建設通常會分為預制樁、灌注樁兩個部分，在工程建設的過程中工作人員要做好預制樁的選擇，一定要根據(jù)實際情況選擇，在房屋建筑工程施工時如果想要控制灌注樁的質量需要耗費大量的時間，技術要求相對來說也比較高，通常情況下樁基深入地越深土壤就會產(chǎn)生越大的摩擦力，所以在房屋建筑工程建設時如果要選用預制樁設計人員要盡可能地選擇長度較長的，這樣可以更好地保證樁基的穩(wěn)定性[9-10]。

3.8 合理設計結構縫

結構縫隙設計是建筑結構設計中較為重要的部分?？茖W合理的縫隙設計能夠有效提升建筑墻體的強度與穩(wěn)定程度，并可使建筑的可利用空間增大，改善房屋的居住體驗。而今，設計單位應當不斷提高設計過程中對結構縫隙設計的合理性，從而規(guī)避因穩(wěn)定性問題而出現(xiàn)的延期、誤工情況。設計者應當在現(xiàn)場進行實地考察，并通過整合多方面的數(shù)據(jù)進行結構設計，以實現(xiàn)結構縫隙設計的優(yōu)化。例如居民家中多使用鑄造磚，在設計時要充分考慮鑄造磚的承重能力，并從混凝土澆筑的應力問題入手，充分的了解現(xiàn)場的設計條件。具體的工程要用具體的材料，因地制宜，不可憑空想象，一定要采取實際行動對施工現(xiàn)場的地理環(huán)境和應用目標加以綜合探析[11-12]。從而明確目標，在設計中保留建筑縫隙的差距，合理的擴大結構差距從而全面提高建筑結構的穩(wěn)定性。

4 小結

在房屋建筑的結構設計過程中，設計人員的優(yōu)化工作起到了關鍵性的作業(yè)，其在保障建筑質量、提高房屋價值的層面具有重要意義，也在某種程度上推動了我國建筑行業(yè)的良好發(fā)展。對此，設計者應當在優(yōu)化設計方案的過程中不斷提高建筑設計的安全性、科學性與合理性，降低房屋建筑的建設成本，并優(yōu)化建筑的整體美觀度，從而使新時代建筑能夠滿足建設者與居住者的需求，達成共贏。