房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略研究

劉芳 孫娜 王文哲

中聯西北工程設計研究院有限公司 陜西 西安 710077

引言

為了提高設計人員對建筑結構設計優化的重視程度，就需要對目前結構設計優化方案中存在的問題進行改進，更好地滿足人們的現代化居住需求，實現建筑企業與居民的雙贏。設計人員需要在現有資源的基礎上，擬定設計方案，對設計方案進行優化，滿足人們更高層次的住房需求，盡量減少建設成本，實現建設單位的長遠發展[1]?；诖?，本文嘗試對建筑結構設計的優化策略進行探討，堅持從實際出發的原則，在相關規定和規范的基礎上提出改進措施，以改進或解決設計問題，提高設計的總體質量，保證居民的居住舒適度，供相關人員和單位做參考。

1 建筑結構設計優化的重要性及作用

1.1 建筑結構設計優化的重要性

開展建筑結構設計優化研究，應當在保證施工人員人身安全、房屋功能的實用性的基礎上，對優化方案進行全面的分析，借鑒國內外的優質優化經驗，充分利用先進技術，應用先進的設計理念，保持建筑結構具有良好的藝術造型，使優化設計工作效果最大化。據不完全調查顯示，經過設計優化后的房屋建筑，較未經過設計優化的房屋建筑而言，其建設成本更低，項目建設的造價得到更好的控制，費用的縮減率能夠達到10%～20%。但是，在實際的建設中，受到各種因素的影響，有效、優質的設計優化工作實施起來難度較大，無法將設計優化的功能最大化，其優越性難以體現[2]。在現實施工中，部分建設單位為了縮短施工周期，一味地追趕工程進度，進而忽視了對房屋結構的設計工作。部分年輕設計人員參加到設計工作中的時間較短，實踐經驗不足，對設計方案中的各項細節無法很好把握，未考慮到建筑結構優化問題或優化效果并不十分理想。另外，大部分建筑設計人員將關注點主要放在建筑工程的施工部分，而忽略了設計優化的整體方案，使得建筑的整體造價提高。因此，建筑設計人員需要將建設施工、設計優化與建設企業的經濟收益密切聯系，科學、合理的規劃設計方法，在實際建設項目的基礎上，對設計方案進行優化，降低建設單位的資金成本，提高房屋的整體質量，推動我國的建筑設計朝著更好的方向前進。

1.2 建筑結構設計優化的作用

傳統的建筑結構設計更加注重房屋的安全性，在造型美觀、藝術內涵、與周邊環境的協調上存在一定的弊端，各種建筑的外觀千篇一律，結構單一，舒適度較低，居民對住房的滿意度較低，建筑本身不具有自身特點，無法體現時代的藝術特色。同時，在進行設計時，缺乏科學的造價管理理論作為指導，建設企業的成本大大增加。較傳統的建筑結構設計而言，結構設計優化占據著更大的優勢，對傳統的建筑結構設計存在的弊端起到了良好的彌補作用，不僅能夠降低建設單位對項目的建設成本，對建筑材料進行合理運用，充分發揮機械設備和建筑材料的價值，保證企業的經濟利益，豐富建筑結構的設計，提高設計方案的綜合性，將結構設計和藝術審美相互融合，具有更強的直觀效果，避免了建筑形式單一的現象發生。同時，還能對建筑施工中的各個環節、工序進行合理地安排，科學的整合，從而提高整體建設質量，保證居民的住房安全。因此，對建筑進行結構優化，能夠提高建筑的經濟性、舒適性、實用性，通過將生態理念融入設計方案中，使用現代化的技術與先進材料進行建設，體現了新時代的環保特點，能夠更高地對建設場地的周圍環境進行保護，實現“綠色化”施工，符合新時代下可持續發展的要求[3]。

2 建筑結構設計優化策略

2.1 協調優化與房屋的結構設計

在設計墻體等時，首先需要考慮對剪力墻的設計優化工作，結合建筑的實際情況，盡量保持和建筑的功能統一，簡潔大方，多層建筑需保持每一層的層高和橫截面積相同。在設計建筑的整體布局時，需要對重心位置、中心位置、受力平面位置的進行分析，著重關注結構在受力下的安全保障。受到風力因素和地震因素的影響，可以在設計時考慮采用大開間的剪力墻結構，適當加長剪力墻的上部墻體，減少剪力墻的墻肢數，減少墻體的受力面。另外，還可以在建造時，減少內部系統的混凝土用量，減少鋼筋用量[4]。最后，設計人員需要對房屋建設中產生的各項參數進行多次核算，保證數據的正確性，對結果進行科學論證，保證數據的科學性，以提高房屋建筑的整體安全系數。

2.2 整體優化和局部優化

房屋建設作為一項復雜的建設項目，其中涉及的建設流程與工藝較為復雜，因此需要加強對建筑結構設計的復雜性與層次性的研究，每一棟建筑的設計都應當堅持層次性和復雜性的設計原則[5]。首先，設計人員需要全面考慮建筑工程施工區域的環境特點，保持建筑的設計與整體環境不沖突，二者互相和諧統一，完成整體設計工作。另外，在其他方面如屋頂、圍欄等方面，需要將功能的適用性與成本控制充分納入考慮范圍內，在設計優化之前，必須進行實地考察，結合房屋的實際建設情況，展開優化。其次，再對局部結構進行分析與設計，做好對建筑材料、零部件、結構類型的選取工作，根據水暖電等專業的施工過程，把控局部設計優化中的各個細節，以點成面，進而實現整體的優化。

2.3 優化設計規范與標準

在對建筑設計進行優化時，需嚴格要求設計人員遵守結構設計標準，對國家頒布、出臺的各條法律法規、相關條例全面了解，還應在結合實際建筑的基礎上，合理調整、運用結構設計方案。與此同時，對于結構設計標準中存在局限性或不足的規定，設計人員應當進行取舍，保證最終的結構設計優化效果良好。在設計過程中，需要因地制宜，根據建筑物的結構與特點，對相關參數進行確定，保證其合理性。將相關的規范與要求認真貫徹到位，合理設計，不斷提高設計人員的專業能力，保證設計質量。對多個方案進行比較，選擇最優方案，對設計圖紙進行嚴格的審查，規避常見設計缺陷[6]。首先，在設計建筑排水系統時，該系統的設計是否合理，關系著房屋能夠正常使用，對居民的正常生活具有較大影響，因此在設計階段，需要進行全方位的考慮，將排水系統的長期使用標準納入設計范圍內，確保設計方案科學、合理，保證排水系統后續的正常使用。并對排水管道進行統一規劃，選擇長度、粗細適應的排水管，選定管道安裝的位置，確定預留孔洞的位置，進行預埋件，特別需要注意排水管穿墻后的安全保護措施，保證排水管盡量不繞梁或繞柱，避免發生安全事故，導致居民的人身安全和健康受到傷害。其次，在設計電氣系統時，由于電氣管線是整個房屋中不可或缺的部分，影響著居民的正常用電，如果對管線的位置設計不合理，可能存在潛在的安全隱患。因此，設計時電氣管線時，應當避免管線直接裸露在外，否則可能與墻體產生摩擦，導致漏電，在設計氣體管道時，需要提前預留孔洞，保證管道不會承受外力壓迫，不易受到腐蝕，保證管道內部通暢。

2.4 優化概念設計與前瞻性設計

由于在同一建筑方案中可能存在不同的結構設計，設計過程中的各種設計參數也并不是固定不變的，對建筑結構細節部分的設計處理更是多種多樣，因此需要設計人員根據自身的專業理論知識和設計經驗，在一般設計規律的指導下借鑒相關優秀設計案例的經驗，加以判斷，能夠將所有可能對設計方案產生影響的因素作為“變量”，在備選設計方案中充分融入概念設計，保證結構設計方案具有前瞻性，降低整體的設計優化工作難度。加強對建筑結構使用期限的優化，在設計早期，需要明確建筑在各個時期的設計方案，分析不同時期容易出現的問題，合理設想建筑在臨近使用期限時的具體情況，對整體項目的建設資料完全了解，以為后期建設工作提供有利條件[7]。

2.5 優化樁基礎

目前，我國常見的樁基礎可以分為兩類，一是灌注樁；二是預制樁，兩種方式均具有優點，也存在一定的弊端。較預制樁而言，灌注樁更加安全，但由于灌注樁在成樁中難以把控，對施工人員的技術要求更高，施工較為復雜，施工周期長，因此，在符合相關沉降規范的前提下，優先選擇預制樁，對地基地質進行全面的控制。同時，在一般情況下，由于土體對樁基礎的摩擦力隨著樁基的不斷深入而增加，樁端受到的阻力也越來越大，樁體的受力面相應增加，因此在保證房屋建設質量的基礎上，應盡量選擇預制樁，選擇的預制樁應保持一定的長度，以減少鋼筋的用量，節省建筑原材料。但同時也需注意，設計優化的最終目的是為了提高房屋的建設質量，因此在建筑結構設計中，需要將質量安全作為設計優化的出發點，不可盲目追求美觀性、藝術性，偷工減料，使建筑質量達不到規定的標準。

2.6 優化環保節能結構設計

設計人員需要順應現代可持續發展的要求，在綠色建筑設計的理念上，充分將環保節能納入設計范疇[8]。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，可以加裝可循環的水管，保證建筑內部冬暖夏涼。

3 結束語

在房屋結構設計中，建筑結構設計優化發揮著重要作用，直接決定著房屋的最終質量與使用價值，推動我國建筑業的發展與進步。因此，設計人員應當在確保建筑安全性的基礎上，提高建筑設計的整體美觀程度，不斷優化設計方案，改進設計工作，減少建筑企業對建筑結構的資金投入，合理安排施工，使建設單位獲得更高的經濟效益。在現代社會，建筑結構式合計不僅需要保證建筑的功能性與安全性，還應當注重對建筑造型的設計，提高其美觀性，以滿足人們現代化的居住需要，增加建筑設計優化的價值。