黃懿

摘要：近年來，隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要作出不斷的調(diào)整和改變。目前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全的基礎(chǔ)條件，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能提高建筑物的外觀質(zhì)量、功能價(jià)值與安全性，并且有助于人們生活質(zhì)量的提升。文章分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化;建筑設(shè)計(jì);應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很重要的一部分就是降低造價(jià)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于保證在建筑施工過程中能夠有效的進(jìn)行，并且能夠保障建筑物的安全性和可靠性。因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要重視優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理的應(yīng)用到建筑工程實(shí)際工作中。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的意義

（一） 符合行業(yè)發(fā)展需求

就目前建筑行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，建筑物的高度越來越高，怎樣有效降低建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)，怎樣才能保證后期工作安全有效，就要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)能夠最大限度的滿足使用需求。應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，合理有效的利用各種建筑資源，保障建筑工程建設(shè)的安全性和合理性。

（二）符合可持續(xù)發(fā)展觀

在可持續(xù)發(fā)展觀念的影響下，推動(dòng)建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展，建筑行業(yè)工作者就必須要重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高建筑工程在和建筑后期應(yīng)用的合理性和安全性。根據(jù)對以往的建筑造價(jià)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效的提高建筑物的使用壽命和提高社會經(jīng)濟(jì)效益。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要原則

（一） 功能性原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能性原則不僅對設(shè)計(jì)有重要作用，對建筑物更是極為重要。功能性主要指建筑結(jié)構(gòu)在工程過程中的使用效果以及建筑完成后所生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。考慮功能性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的考慮因素，不僅要注重建筑功能使用，還要保證建筑物在后期應(yīng)用中的效益。比如銀行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就需要注重功能性，考慮建筑的安全性和安全通道，以及建筑物的承載力，從而更好的發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能性。

（二）安全性原則

安全性可以說是每一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要考慮的因素，每個(gè)建筑結(jié)構(gòu)組成部分都需要考慮它的安全性和可靠性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性必須要考慮實(shí)際施工情況，不能紙上談兵。如果安全性只停留于設(shè)計(jì)方案中，而沒有與實(shí)際工作相結(jié)合，那么安全性原則的意義也沒有任何意義，既不會提高建筑工程的安全性，也會損失經(jīng)濟(jì)利益。

（三）綠色環(huán)保原則

隨著社會經(jīng)濟(jì)和人們生活質(zhì)量的提高，人們對綠色建筑物的認(rèn)識也越來越深入，要求也越來越高。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重綠色環(huán)保，使用綠色建筑材料對提高建筑質(zhì)量和滿足人們對建筑的需求有重要的意義，還能夠促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，重點(diǎn)應(yīng)從以下幾方面考慮。（1）在滿足建筑使用功能和建筑效果的前提下，對建筑柱網(wǎng)布置進(jìn)行合理優(yōu)化。（2）對地基基礎(chǔ)選型進(jìn)行優(yōu)化。（3）對上部結(jié)構(gòu)選型進(jìn)行優(yōu)化。（4）對上部結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行優(yōu)化。對于以上的優(yōu)化內(nèi)容不是獨(dú)立而無條件的，而是相互聯(lián)系，需根據(jù)不同的條件做不同的優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是追求局部最優(yōu)，而是應(yīng)該追求整體最優(yōu)。

四、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要內(nèi)容

（一）注重設(shè)計(jì)試樁

設(shè)計(jì)試樁不僅是對地質(zhì)報(bào)告中地質(zhì)情況進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)也可對勘察報(bào)告的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正，提高單樁承載力特征值。對于單樁承載力特征值的提高可節(jié)省在地基基礎(chǔ)中的投資，同時(shí)可加快施工速度。在同樣持力層、樁徑和樁長條件下，采用設(shè)計(jì)試樁提高了單樁承載力特征值。優(yōu)化了樁基礎(chǔ)布置，對成本的節(jié)約相當(dāng)明顯。

（二） 選擇合理的地基基礎(chǔ)形式

在技術(shù)迅速發(fā)展的今天，幾年前的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思路在現(xiàn)今就可能落后。原先采用“防水板+地梁+承臺”的基礎(chǔ)方案在現(xiàn)今就不太適用，這種結(jié)構(gòu)形式既浪費(fèi)材料也浪費(fèi)人工?，F(xiàn)今主流是采用“防水板+承臺”這種無梁樓蓋的形式，施工方便、速度快，同時(shí)節(jié)省人工和材料。而采用不同的樁基礎(chǔ)方案對造價(jià)的影響更明顯。

（三）重視結(jié)構(gòu)體系的選擇

不同結(jié)構(gòu)體系對造價(jià)影響比較大，如異形柱框架結(jié)構(gòu)與普通框架結(jié)構(gòu)相比，單方含鋼量明顯要大。剪力墻的含鋼量也會比框架要大，短肢剪力墻含鋼量和普通剪力墻相比要大。這種結(jié)構(gòu)體系之間的造價(jià)差別是明顯的。針對建筑所在地的抗震設(shè)防烈度、風(fēng)荷載、建筑布置情況，選用科學(xué)合適合理的結(jié)構(gòu)體系，尤為重要，對造價(jià)的影響相當(dāng)大。

（四）重視豎向構(gòu)件的布置

針對不同外部條件，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)注重豎向構(gòu)件的不同布置方式。如同為剪力墻結(jié)構(gòu)，對于低烈度風(fēng)荷載小的地區(qū)，剪力墻翼緣以滿足規(guī)范最低要求條件即可，而對于高烈度地區(qū)，則需考慮強(qiáng)烈的水平地震作用引起剪力墻翼緣縱筋配筋量加大的情況，應(yīng)加長剪力墻翼緣長度減少縱筋配筋量。對于同一結(jié)構(gòu)體系，也應(yīng)注意柔與剛的平衡，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，調(diào)整豎向構(gòu)件布置，達(dá)到剛?cè)嵯酀?jì)。如剪力墻結(jié)構(gòu)，假如剪力墻布置過多、過長，就易出現(xiàn)位移角過小，剛度多大，地震力加大的后果，這對結(jié)構(gòu)既浪費(fèi)又不安全。

（五）重視水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件的協(xié)調(diào)

針對不同的建筑要求和地質(zhì)條件，梁板柱布置應(yīng)進(jìn)行多方案的布置和比較，以達(dá)到綜合成本最優(yōu)。

（六）重視水平構(gòu)件的布置

梁板的布置應(yīng)根據(jù)建筑及荷載情況進(jìn)行優(yōu)化，而不是一味地根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)與習(xí)慣來考慮布置。梁布置過密，即浪費(fèi)材料又浪費(fèi)支模成本和人工成本。應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析來決定最優(yōu)布置方案。

（七）應(yīng)重視對各分部構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

單個(gè)部分構(gòu)件的優(yōu)化，往往也能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，如構(gòu)造邊緣構(gòu)件箍筋的優(yōu)化，梁寬度的優(yōu)化達(dá)到減少箍筋肢數(shù)要求，板配筋方式的優(yōu)化達(dá)到減少配筋量的目的等。

五、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用需要注意的問題

（一） 使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，必須考慮前期參與

對于前期設(shè)計(jì)方案，方案質(zhì)量優(yōu)劣如何，對結(jié)構(gòu)總成本有著直接影響，在前期設(shè)計(jì)中，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，一般認(rèn)為不需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參與其中，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員不重視結(jié)構(gòu)可行性、合理性，如果采取這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果，必然會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度明顯增加，也會提高結(jié)構(gòu)成本。所以，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期參與，從第一步的方案優(yōu)化開始，設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)形式，以節(jié)省成本。

（二）重視細(xì)部優(yōu)化

除重視整體設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)，例如現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)，需盡可能劃分矩形板塊，既能滿足現(xiàn)澆板受力要求，又可防治出現(xiàn)拐角裂縫。同時(shí)，在現(xiàn)代技術(shù)運(yùn)用中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，對于具體優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)上，須考慮工程實(shí)踐轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題。所以，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算優(yōu)勢多方案比較進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（三）整體優(yōu)化與局部優(yōu)化

對于任何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都具備層次性、復(fù)雜性特點(diǎn)，立足層次角度，包括了結(jié)構(gòu)體系、各分部受力構(gòu)件，在房屋設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須優(yōu)化每個(gè)環(huán)節(jié)。立足復(fù)雜性角度，一般包含結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)布置和原料選取。因此，針對任何房屋建筑，需優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)的同時(shí)要優(yōu)化各分部受力構(gòu)件。達(dá)到整體最優(yōu)的目的。

六、結(jié)語

總之，要與實(shí)際施工情況相結(jié)合，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，提高建筑工程合理性和科學(xué)性，保證建筑質(zhì)量。

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