建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指在滿足建筑各項(xiàng)功能要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)建筑各項(xiàng)數(shù)據(jù)優(yōu)化，即在所有可選擇的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，選擇一個(gè)相對(duì)更為優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以提升建筑質(zhì)量，滿足用戶對(duì)建筑質(zhì)量要求，同時(shí)通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可以在一定程度上節(jié)省建筑工程造價(jià)，促進(jìn)工程整體效益提升。因此近些年建筑企業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重視程度越來越高。

　　1房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用意義

　　1.1提升房屋建筑工程整體效益

　　房屋建筑工程整體效益受到多方面因素影響，其中質(zhì)量與造價(jià)屬于兩個(gè)重要因素，通過房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有效提升房屋建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與降低房屋建筑造價(jià)，實(shí)現(xiàn)房屋建筑工程整體效益提升。首先，房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)便于施工人員提升房屋建筑工程整體建設(shè)質(zhì)量。相關(guān)施工人員可以按照建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，確保施工全程盡可能地與設(shè)計(jì)圖紙一致，保證建筑工程質(zhì)量。其次，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，施工人員可以精細(xì)化計(jì)算具體建筑工程建設(shè)所需要的施工量等，通過調(diào)整施工量實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋建筑成本管控[1]。相關(guān)施工企業(yè)可以根據(jù)施工要求與工程合同要求，盡可能地減少非必要建筑結(jié)構(gòu)搭建，并針對(duì)每一處建筑結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)位置進(jìn)行優(yōu)化，盡可能地減少各建筑結(jié)構(gòu)具體所需施工量，幫助施工企業(yè)減少施工時(shí)間、施工勞動(dòng)量、施工材料量等，在一定程度上降低工程造價(jià)。

　　1.2優(yōu)化整體建筑結(jié)構(gòu)

　　通過房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以提升整體建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，使得建筑結(jié)構(gòu)兼具美麗外表與實(shí)用內(nèi)在。一般房屋建筑主要功能為生活場(chǎng)所，其基本功能包括居住、使用等，同時(shí)房屋建筑作為重要建筑物，還需要具備一定審美性，需要符合大眾審美，而要想確保房屋建筑對(duì)大眾具有足夠吸引力，就需要同時(shí)滿足以上兩點(diǎn)。但在實(shí)際的房屋建筑過程中，常常會(huì)偏重于其中一點(diǎn)，大多數(shù)情況建筑設(shè)計(jì)人員會(huì)放棄外形，選擇確保建筑基本使用功能，在一定程度上降低了建筑綜合效益。針對(duì)此種情況，設(shè)計(jì)人員可以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式，找到建筑外形與內(nèi)在的平衡點(diǎn)，提升建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量，全面滿足用戶需求，促進(jìn)建筑行業(yè)良性發(fā)展。另外，通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性。安全是大眾選擇房屋建筑首要考慮要素，設(shè)計(jì)人員通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)，增強(qiáng)建筑穩(wěn)定性與安全性，滿足大眾首要需求。

　　2優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

　　2.1充分運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)

　　在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，相關(guān)人員要充分運(yùn)用多種現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，利用各項(xiàng)技術(shù)輔助建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)高質(zhì)量房屋打造。相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、BIM等技術(shù)，提升建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化質(zhì)量，例如，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以利用BIM技術(shù)，模擬建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，更為直觀地觀察每一處建筑結(jié)構(gòu)具體情況，并結(jié)合實(shí)際房屋建筑工程需求，對(duì)每一項(xiàng)建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提升建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

　　2.2加強(qiáng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)前期設(shè)計(jì)重視程度

　　房屋建筑企業(yè)應(yīng)增加對(duì)前期房屋結(jié)構(gòu)重視程度，組織相關(guān)人員參與到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，以有效控制房屋建筑質(zhì)量與建筑成本等。首先，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)房屋建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)具體環(huán)境情況，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)與實(shí)際施工環(huán)境相匹配，避免盲目設(shè)計(jì)導(dǎo)致后期建筑與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境匹配程度不夠，甚至產(chǎn)生一系列質(zhì)量問題。在設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文、風(fēng)向、附近建筑、建筑面積、占地面積等情況進(jìn)行全面記錄，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮這些影響要素[2]。其次，施工企業(yè)可以成立由設(shè)計(jì)人員、工程技術(shù)人員、管理人員、施工人員組成的建筑設(shè)計(jì)小組，從建筑施工、建筑設(shè)計(jì)、建筑管理等方面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合考量，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

　　2.3優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　房屋建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑本身結(jié)構(gòu)位置關(guān)系，可以分為建筑外結(jié)構(gòu)與建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)，建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)即所有處于建筑內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)。由于建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)主要分布在建筑內(nèi)部，大多數(shù)建筑設(shè)計(jì)人員往往會(huì)忽視內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化質(zhì)量提升空間受限。相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以充分關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化，從施工的每一個(gè)細(xì)節(jié)之處優(yōu)化建筑，提升建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化質(zhì)量。同時(shí)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要充分考量不同設(shè)計(jì)方案所需要的施工量，盡可能地從多角度分析每一個(gè)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。

　　3優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)不同，可以將建筑分為框架結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)兩種不同類型，不同類型建筑在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上存在一定差異。下文將分別以框架結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)的實(shí)際案例，分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

　　3.1框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用——以B工程建筑項(xiàng)目為例

　　3.1.1工程概況B工程建筑項(xiàng)目為多層框架結(jié)構(gòu)，該工程建筑面積為3754.00m2，樓層高4層，樓高12.00m，要求設(shè)防烈度為7度，框架等級(jí)為3級(jí)，場(chǎng)地類別II類，地震(基本)加速度0.10g，設(shè)計(jì)使用年限50年。該建筑所處施工場(chǎng)地基本雪壓為0.35kN/m2，基本風(fēng)壓為0.35kN/m2，采用鋼筋混凝土框架建筑結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需要遵循《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2016)、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2015)、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)等標(biāo)準(zhǔn)。3.1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化該建筑工程為框架鋼混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)上可選擇優(yōu)化方式較多，設(shè)計(jì)人員可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行該建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。(1)優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)人員對(duì)該工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，并記錄具體數(shù)據(jù)，該工程地基承載力為110kPa，持力層為處于第二層的粉質(zhì)黏土，相對(duì)穩(wěn)定性比較強(qiáng)。根據(jù)一般地基結(jié)構(gòu)造價(jià)為總體建筑造價(jià)的10%~20%，在此種情況下對(duì)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于降低工程造價(jià)具有很重要意義。根據(jù)該工程實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員對(duì)基礎(chǔ)埋深進(jìn)行修正，并適當(dāng)優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所需材料，進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(2)優(yōu)化框架梁框架梁屬于該建筑主要構(gòu)成部分，通過框架梁的優(yōu)化可以提升框架結(jié)構(gòu)質(zhì)量，降低框架結(jié)構(gòu)造價(jià)。在框架梁優(yōu)化上嚴(yán)格遵照相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上對(duì)框架梁進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。根據(jù)該工程實(shí)際情況與相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)框架梁的截面寬度至少為220mm，框架梁高跨比為1/11，最低配筋率為1.52%。(3)優(yōu)化框架柱在優(yōu)化上選擇軸壓比與雙偏壓等計(jì)算方式進(jìn)行檢測(cè)，之所以選擇軸壓比進(jìn)行檢測(cè)，是因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)受力是雙向的，且扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)框架結(jié)構(gòu)受力影響較為復(fù)雜，在建筑抗震設(shè)計(jì)中對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震要求相對(duì)較為嚴(yán)格，所以選擇軸壓比、雙偏壓等檢測(cè)方法對(duì)框架柱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)檢測(cè)。軸壓比是框架柱尺寸(截面)重要影響因素，在其設(shè)計(jì)優(yōu)化上不可扣得太緊，要確保軸壓比不可以太貼近限值，以保證通過軸壓比調(diào)整真正實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)效果[4]。該工程設(shè)計(jì)過程中采用的框架柱距離為8.00m左右，初步設(shè)計(jì)的框架柱的尺寸為500mm×400mm與500mm×500mm兩種，經(jīng)過軸壓比計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)均符合該建筑實(shí)際需求，同時(shí)對(duì)框架柱采用了雙偏壓計(jì)算方法，依舊符合相應(yīng)工程質(zhì)量需求。但出于進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)考慮，將兩種尺寸改為450mm×400mm與500mm×450mm，并對(duì)兩種尺寸進(jìn)行了雙偏壓計(jì)算檢測(cè)與軸壓比計(jì)算檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)450mm×400mm與500mm×450mm尺寸也符合工程質(zhì)量要求。通過框架柱優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原本含鋼量20.35降低到18.04，優(yōu)化效果較好。3.1.3優(yōu)化效果分析該建筑工程設(shè)計(jì)人員針對(duì)優(yōu)化之前與優(yōu)化之后的鋼筋量具體情況進(jìn)行比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化之后在鋼筋量減少了12.91%，大大節(jié)省了該工程施工成本。由此不難看出在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，設(shè)計(jì)人員可以從基礎(chǔ)、框架梁、框架柱優(yōu)化等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保建筑工程質(zhì)量同時(shí)降低工程造價(jià)。

　　3.2砌體結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用——以B辦公樓工程項(xiàng)目為例

　　3.2.1工程概況B辦公樓工程項(xiàng)目為鎮(zhèn)辦公樓，初步擬建框架結(jié)構(gòu)，但出于節(jié)省造價(jià)考量，選擇使用砌體結(jié)構(gòu)。該建筑面積為2400.00m2，樓層為4層，樓高12.00m，要求設(shè)防烈度7度、場(chǎng)地類別Ⅱ類，地震(基本)加速度0.15g，設(shè)計(jì)使用年限50年。該建筑所處施工場(chǎng)地實(shí)際情況基本雪壓為0.35kN/m2，基本風(fēng)壓為0.35kN/m2，上部采用磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)。建筑結(jié)構(gòu)需要遵循《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2016)等標(biāo)準(zhǔn)。3.2.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化該工程建筑結(jié)構(gòu)主要為砌體結(jié)構(gòu)，其主要工程材料為鋼筋與磚等。施工企業(yè)針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)情況對(duì)工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中初步設(shè)計(jì)施工鋼筋量為30.95kg/m2，屬于同類建筑中鋼筋量相對(duì)比較高的，也說明該工程具有一定優(yōu)化余地，進(jìn)行鋼筋用量?jī)?yōu)化，可以大大節(jié)省工程造價(jià)。建筑設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)具體情況，設(shè)計(jì)如下建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。(1)地基結(jié)構(gòu)優(yōu)化地基承載著整個(gè)建筑重力，因此在設(shè)計(jì)中地基必須要穩(wěn)固。同時(shí)地基也屬于整個(gè)工程造價(jià)相對(duì)比較高的部分，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際情況在確保建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量基礎(chǔ)上對(duì)地基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低建筑工程造價(jià)。該辦公樓工程主要為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)高度設(shè)置為1.80m，設(shè)計(jì)人員對(duì)該工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘查，特征值(地基承載力)為120，承載地基受力層主要為第二層粉土層，考慮到該土層較為穩(wěn)定，承載地基比較理想，因此在1.80m基礎(chǔ)高度基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，原本在1.80m基礎(chǔ)高度情況下，實(shí)際埋深為1.35m(h=0.45~1.8)，考慮到該辦公樓只有4層，填埋1.35m略深，因此建立數(shù)據(jù)模型對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化，最終優(yōu)化設(shè)計(jì)到地基基礎(chǔ)為1.60m，實(shí)際埋深1.15m。(2)優(yōu)化構(gòu)造柱這里所述構(gòu)造柱主要指在房屋的適當(dāng)位置，設(shè)置圈梁連接的各種柱子，這種柱子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)房屋安全性與穩(wěn)定性，該柱子被稱為構(gòu)造柱。該建筑由構(gòu)造柱組成，這些構(gòu)造柱主要為鋼筋混凝土架構(gòu)，按照構(gòu)造柱具體情況進(jìn)行配筋。一般構(gòu)造柱主要具有抗剪、抗震等作用，并非承擔(dān)豎向荷載，在施工中需要先砌墻再進(jìn)行構(gòu)造柱澆筑，大多構(gòu)造柱設(shè)置在休息平臺(tái)處、橫墻和縱墻的交界處、轉(zhuǎn)角處(墻)等，另外構(gòu)造柱還應(yīng)當(dāng)設(shè)置在5m長墻中間。該辦公樓建筑構(gòu)造柱主要設(shè)置在墻體中部，且與圈梁形成封閉連接狀。設(shè)計(jì)人員優(yōu)化之后構(gòu)造柱設(shè)置為電梯間四角、樓梯斜梯段所對(duì)應(yīng)的墻體、轉(zhuǎn)角(外墻四角對(duì)應(yīng))等，去除一些非必要位置的構(gòu)造柱，降低構(gòu)造柱所用鋼筋量。(3)優(yōu)化梁、板該辦公樓建筑主要采用現(xiàn)澆筋混梁、板等結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)澆板、梁可以分隔樓層，還具有隔熱等作用，可以有效增強(qiáng)房屋抗震性及整體性[5]。在該工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以充分優(yōu)化梁、板，從梁與板厚度、配筋等方面入手進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)人員在梁與板厚度優(yōu)化上，可以根據(jù)辦公樓具體情況暫定一個(gè)梁與板厚度，之后利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)模型，將設(shè)計(jì)厚度與建筑結(jié)構(gòu)具體參數(shù)代入BIM模型之中，選擇最為適合梁與板的厚度。根據(jù)該工程3.3m開間房間設(shè)計(jì)120mm板厚，之后利用模型進(jìn)行模擬計(jì)算，最終得出100mm板厚也可以滿足建筑結(jié)構(gòu)具體要求，故最終確定該建筑結(jié)構(gòu)板梁厚度為100mm。在配筋方面，原本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，板梁之中所用鋼筋為，鋼筋主要布置板梁之中，承載垂直、內(nèi)側(cè)方向力等，根據(jù)建筑質(zhì)量要求等建立BIM模型，對(duì)鋼筋進(jìn)行優(yōu)化，最終發(fā)現(xiàn)的鋼筋即可以滿足該工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，故最終在板梁鋼筋選擇上使用鋼筋。3.2.3優(yōu)化效果分析該辦公樓設(shè)計(jì)人員針對(duì)優(yōu)化之前與優(yōu)化之后的鋼筋量具體情況進(jìn)行比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化之后在鋼筋量上用鋼量每平米減少了4.359kg，大大節(jié)省了該工程施工成本。由此不難看出在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，設(shè)計(jì)人員可以從地基結(jié)構(gòu)優(yōu)化、構(gòu)造柱優(yōu)化、梁與板優(yōu)化等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保建筑工程質(zhì)量同時(shí)降低工程造價(jià)。

　　4結(jié)語

　　綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)種類較多，在具體優(yōu)化方面相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工程具體情況，進(jìn)行房屋建筑實(shí)地勘查，制定初步建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并在優(yōu)化上充分利用多種技術(shù)，盡可能地保障工程質(zhì)量的同時(shí)，達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化目的[6]。房屋建筑設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)房屋建筑結(jié)構(gòu)不同，適當(dāng)制定相應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，全面提升優(yōu)化質(zhì)量，促進(jìn)建筑工程綜合效益提升[7]。

　　參考文獻(xiàn)

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　　《房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)綜述》來源：《城市建筑》，作者：何輝 吳海 劉致君