房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應用

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【摘要】科學技術(shù)發(fā)展帶動了建筑行業(yè)的發(fā)展，以往的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方式較為落后，需要動用大量人力資源，采用實地測量和繪制圖紙的方式，對專業(yè)知識要求較高。近年來，在建筑設(shè)計領(lǐng)域出現(xiàn)了許多以網(wǎng)絡和大數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐的新設(shè)計方式，其中尤其以BIM技術(shù)為代表。BIM技術(shù)是一種新興的建筑分析技術(shù)，即建筑信息模型，具體來講，是通過大數(shù)據(jù)的應用，對將要施工的建筑物進行數(shù)據(jù)采集和分析，并且制作成建筑數(shù)據(jù)模型，再利用各種網(wǎng)絡技術(shù)和模擬技術(shù)進行施工分析。

【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方法；應用

1引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，可提升建筑工程整體美觀性，由此滿足人們的觀賞體驗。隨著建筑行業(yè)施工技術(shù)的發(fā)展，建筑設(shè)計對外觀的要求更高，不僅需要外觀材料滿足質(zhì)量控制要求，同時，外觀形象也應符合現(xiàn)代審美理念。建筑工程項目設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計應包含外部結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部結(jié)構(gòu)主要是建筑物的外觀整體和位置角度等要素，內(nèi)部結(jié)構(gòu)則主要指建筑物的內(nèi)部空間與室內(nèi)布局等方面。對相關(guān)設(shè)計內(nèi)容與方法的完善，是建筑項目結(jié)構(gòu)完善與提高的重要表現(xiàn)，相關(guān)領(lǐng)域研究人員需要對此加以重視，善于利用先進設(shè)計思想，保證建筑結(jié)構(gòu)具有美觀性。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應貫穿項目設(shè)計及施工的全過程

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應貫穿項目設(shè)計階段及施工階段的始終。從建筑方案設(shè)計階段即參與其中，有利于結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化選型，避免后續(xù)設(shè)計過程中因結(jié)構(gòu)方案難以實現(xiàn)或成本過高，導致對建筑方案的顛覆性調(diào)整。同樣，結(jié)構(gòu)方案的合理性也應同時由建筑設(shè)計師評估是否對建筑方案的美觀及使用功能造成影響。應優(yōu)選與建筑體型及功能匹配，且具有較高效率的結(jié)構(gòu)體系。特別是大型公建項目，建筑方案設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化選型將直接決定整個項目的成本、工期及施工難度等，合理的結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化比選是保證項目后續(xù)施工圖深化設(shè)計及現(xiàn)場施工的有利保證。在施工圖設(shè)計階段，專項結(jié)構(gòu)設(shè)計方案應逐個分析，逐個優(yōu)化比選，確保各專項方案安全、合理、經(jīng)濟、高效【1】。如基礎(chǔ)方案、主體結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化，對項目建設(shè)成本、工期均有較大影響。在項目施工階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計也應根據(jù)實際現(xiàn)場施工條件及客觀情況，進行相關(guān)優(yōu)化，保證項目的順利、高效施工。

3BIM技術(shù)的原理分析以及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要作用

在建筑行業(yè)中，關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的技術(shù)更新速度一直是最快的，其受現(xiàn)代科技發(fā)展的影響也是最為明顯的。如今許多大型建筑工程都開始使用新型的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，主要依靠網(wǎng)絡技術(shù)和相應的設(shè)計軟件。相同的是，這些技術(shù)軟件都要遵循相應的技術(shù)和設(shè)計標準。以BIM技術(shù)為例，該技術(shù)主要是對建筑物進行數(shù)據(jù)采集，再進行建筑模型的構(gòu)建和分析，所依據(jù)的數(shù)據(jù)標準和要求被稱為IFC標準。IFC技術(shù)標準要求對建筑物施工管理的各項數(shù)據(jù)必須經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)范處理，這樣，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享。BIM技術(shù)就是基于這種操作規(guī)范，在對數(shù)據(jù)進行采集和分析時使用IFC技術(shù)格式，這樣，可以實現(xiàn)在項目各個環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)傳輸和交換。BIM技術(shù)的核心在于對建筑物進行模型化處理，這樣就實現(xiàn)了對以往建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的根本性超越———即由抽象的工程圖紙轉(zhuǎn)化成具體形象的三維模型，既方便了技術(shù)人員的操作，也方便了工程師的解讀和方案的設(shè)計與優(yōu)化。通過三維平臺的建立，可以輕松地實現(xiàn)對建筑物中各項數(shù)據(jù)的處理和分析，在數(shù)據(jù)的處理速度、數(shù)據(jù)庫容量、建筑模型的建立和控制等方面都提供了一定的保障。其核心技術(shù)在于對建筑物數(shù)據(jù)庫的建立和分析處理，并且通過復雜的軟件和計算工作來實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的參數(shù)化模型描述。之后，通過這些參數(shù)的分析，再進行相應的建筑模型的建立。

4房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應用

4.1結(jié)構(gòu)專項設(shè)計方案的精細化分析優(yōu)選

針對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的部分重要專項設(shè)計內(nèi)容，應結(jié)合實際設(shè)計條件著重進行分析比較，優(yōu)選最佳方案。如基礎(chǔ)專項設(shè)計中，基礎(chǔ)形式采用天然地基還是樁基，如采用樁基應采用預制樁還是混凝土灌注樁，選用何種樁徑甚至成孔或沉樁方式等，均應結(jié)合地勘報告及設(shè)計試樁結(jié)論進行分析比較，并在施工過程中進行密切配合，結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行不斷優(yōu)化。再如預制裝配式結(jié)構(gòu)專項設(shè)計時，預制構(gòu)件拆分方案中在滿足預制裝配率的要求下，應充分考慮預制構(gòu)件對結(jié)構(gòu)安全性，施工工期、建造成本以及施工便利性的影響。只有通過專項方案的精細優(yōu)化，才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和落地性【2】。

4.2關(guān)注房屋建筑設(shè)計質(zhì)量安全

房屋建筑設(shè)計的質(zhì)量安全是管理工作的核心與重點，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計應滿足相關(guān)質(zhì)量控制要求，促使建筑工程具有良好的應用性能。例如，在某建筑工程項目的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應構(gòu)建優(yōu)化模型，對影響建筑設(shè)計穩(wěn)定性的因素進行分析與研究，對重點項目進行控制。如對剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計過程中，為提升項目整體的安全性與質(zhì)量標準，需要對剪力墻各部分的質(zhì)量進行嚴格要求。為保證房屋結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，應減少短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，盡量布置并設(shè)計較長的剪力墻，使得房屋設(shè)計更加符合行業(yè)內(nèi)要求的安全質(zhì)量標準。此外，較長的剪力墻設(shè)計也可減少房屋結(jié)構(gòu)中邊緣構(gòu)件的數(shù)量，實現(xiàn)對鋼筋數(shù)量的有效節(jié)約，為項目造價控制與管理工作有序開展提供支持與保障。此外，為保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性與合理性，相關(guān)設(shè)計人員應結(jié)合工程項目實際情況，對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行優(yōu)化與調(diào)整，提升整體設(shè)計水平。例如，在某房屋建筑項目設(shè)計中，其整體設(shè)計規(guī)模為7500m2，主體結(jié)構(gòu)采取預制混凝土施工方案，為實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制，設(shè)計人員嚴格控制了短肢剪力墻的投放數(shù)量，對房屋中的建筑材料和框架結(jié)構(gòu)設(shè)計執(zhí)行標準進行控制，并且對照設(shè)計圖紙，完善局部結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得項目設(shè)計達到業(yè)主方要求。

4.3提高建筑結(jié)構(gòu)與外觀的協(xié)調(diào)性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑外觀設(shè)計始終是不可拆分的話題。在一般的建筑結(jié)構(gòu)中，不可避免地會發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)與外觀相沖突的現(xiàn)象，如果不能同時進行兼顧，那么，設(shè)計方或施工單位會退而求其次，選擇其中的一項作為主要設(shè)計對象。隨著人們對于房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體性要求逐漸提高，房屋建筑的功能不再局限于僅滿足居住者的日常生活需求，同時也要在房屋外觀上給予居住者一種享受。

作者：申曉寶 單位：華藍設(shè)計（集團）有限公司