建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

盧永興

北京建工建筑設(shè)計(jì)研究院青海分院

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

盧永興

北京建工建筑設(shè)計(jì)研究院青海分院

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法是順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)資源配置提出的新要求，其為房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的參考，具有不可估量的參考價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用中針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體要求，在后續(xù)設(shè)計(jì)階段需要從具體情況入手，按照設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行落實(shí)，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理化應(yīng)用。基于此本文分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；應(yīng)用

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要求

房屋建筑結(jié)構(gòu)的布置和方案設(shè)計(jì)有很多種，對(duì)于統(tǒng)一建筑而言，可以選擇不同方案進(jìn)行落實(shí)。對(duì)于已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)布置的方案建筑，在分析和落實(shí)階段，需要考慮相同荷載力的影響，選擇不同分析方式。此外房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)指標(biāo)有嚴(yán)格的要求，選擇用的建筑材料和荷載指標(biāo)直接對(duì)房屋建筑產(chǎn)生影響，都是由設(shè)計(jì)人員決定的，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)發(fā)揮重要的作用，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑情況進(jìn)行全面的考慮，作出合理的判斷，選擇靈活的設(shè)計(jì)方案。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用優(yōu)化方法的重要意義

在常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重質(zhì)量安全的問題，但多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在保障安全質(zhì)量卻忽略了建筑中的工程成本問題，造成造價(jià)過高，約15%左右。而且在現(xiàn)代審美角度中缺乏觀賞性，對(duì)現(xiàn)代建筑企業(yè)的設(shè)計(jì)考察中，多數(shù)保守設(shè)計(jì)，頗為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)格中規(guī)中矩，沒有為城市建設(shè)帶來欣賞元素。這樣的設(shè)計(jì)理念不能跟隨時(shí)代發(fā)展，也無(wú)法達(dá)到現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于房屋建設(shè)的心理預(yù)期。那么在與時(shí)俱進(jìn)的建筑領(lǐng)域，為滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)房屋建設(shè)的需求，建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就顯得格外重要。因?yàn)檫@種優(yōu)化的方法可以將美觀價(jià)值，注入經(jīng)濟(jì)實(shí)用的房屋建設(shè)中，并且在節(jié)約建筑材料從而降低工程造價(jià)，使房屋建筑結(jié)構(gòu)的價(jià)值得到體現(xiàn)。與此同時(shí)，在使用了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法后，實(shí)際建造成本僅為原有建筑成本的70%，使得優(yōu)化后的建筑更加注重建筑資源的優(yōu)化配置，從而讓建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。而基于設(shè)計(jì)中對(duì)資源的優(yōu)化，降低了碳排放從而促進(jìn)了環(huán)境保護(hù)。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有美化性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的重要作用。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體與局部的優(yōu)化

在進(jìn)行房屋的建筑設(shè)計(jì)過程中存在著復(fù)雜性、層次性這兩個(gè)特點(diǎn)。首先，從房屋建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性來說，要注意選擇建筑材料，材料必須符合使用標(biāo)準(zhǔn)，還要結(jié)合具體情況，選擇建筑結(jié)構(gòu)類型；其次，從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層次性來說，要對(duì)建筑內(nèi)部做出整體優(yōu)化，可從建筑局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑使用設(shè)備、電氣設(shè)計(jì)、安裝體系等方面著手。除此之外，可將整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，由此形成一個(gè)綜合性的結(jié)構(gòu)體系，這樣一來能夠使房屋的安全性與合理性得到提升，而且能夠減少不必要的浪費(fèi)，另外，要盡力保證建筑結(jié)構(gòu)整體的協(xié)調(diào)優(yōu)化，保證建筑的截面面積與建筑高度相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)墻位錯(cuò)誤的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)過程中，還可以適當(dāng)運(yùn)用幾何結(jié)構(gòu)，從而使建筑達(dá)到簡(jiǎn)潔、美觀的視覺效果。在電梯和樓梯的設(shè)計(jì)過程中，要保證其穩(wěn)固性，可以在減輕其自身重力的同時(shí)注意對(duì)材料的選擇(選擇承重能力較強(qiáng)的材料)。無(wú)論是進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化還是局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化都需要制定出合理的結(jié)構(gòu)方案，另外，“部分決定整體”，設(shè)計(jì)人員可通過先做好局部設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過整合之后再完成整體設(shè)計(jì)，達(dá)到局部帶動(dòng)整體的效果。

3.2 上部建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化應(yīng)用

房屋結(jié)構(gòu)的上部?jī)?yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃剪力墻的設(shè)置，從而使剪力墻具有均勻的質(zhì)量。從而在同一樓層內(nèi)的幾何中心與剛度中心能夠重合，以便于提高結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)力能力，使不利影響降低到可以控制的最低水平，最終保障房屋建筑的工程質(zhì)量。假設(shè)房屋類型較為適宜，應(yīng)當(dāng)增加剪力墻的肢長(zhǎng)，使房屋的使用空間得到優(yōu)化，從而減少墻肢的數(shù)量，保證房屋室內(nèi)美觀的同時(shí)，也減少了建筑材料的使用。這樣的優(yōu)化方法不僅能夠保證房屋質(zhì)量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)建筑資源的節(jié)約。但是需要對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的勘察，如果當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域地質(zhì)情況并不理想，就需要以房屋的抗震標(biāo)準(zhǔn)為控制前提，進(jìn)行建筑優(yōu)化方案，那么也就不能使用大開間的剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

3.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

這對(duì)建筑工程下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員必須選擇合適的設(shè)計(jì)方案，比如，結(jié)合建筑工程實(shí)際施工情況選擇最佳的樁基礎(chǔ)類型，盡量降低施工工程造價(jià)，在按照樁基礎(chǔ)頂端持力層的厚度對(duì)灌注樁的長(zhǎng)度進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，對(duì)集中優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的對(duì)比，進(jìn)一步選擇出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)地建筑工程實(shí)際情況來講，如果需要同時(shí)滿足總沉降、不均勻沉降以及地基承載力的要求，使用天然基礎(chǔ)會(huì)比使用樁基礎(chǔ)更好，并且施工方法簡(jiǎn)單，施工時(shí)間短，所使用的費(fèi)用也相對(duì)便宜，不失為一個(gè)好的選擇。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)的優(yōu)化

出于美觀和合理性的考慮，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，首要的是考慮建筑的整體結(jié)構(gòu)中的平面結(jié)構(gòu)的問題，不僅要簡(jiǎn)潔，還要保證墻體于支柱之間的錯(cuò)位不能發(fā)生。在拐角區(qū)，由于受力較多，因此多選用高和強(qiáng)的建筑材料擔(dān)任承重材料，達(dá)到降低自重的目的。整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要考慮的是重心、剛心和質(zhì)心，尤其是排水系統(tǒng)的設(shè)置，可能要對(duì)許多機(jī)械設(shè)備的荷載能力和荷載強(qiáng)度進(jìn)行考慮，將排水系統(tǒng)的設(shè)置放在地下室內(nèi)，確保管道的預(yù)留尺寸和深度相吻合，降低水平方向的管線，將管道穿過承重墻后，采取加固的措施予以穩(wěn)固，可以從整體上保證結(jié)構(gòu)和管道網(wǎng)的協(xié)調(diào)性，發(fā)生管道繞梁的概率較低。

總之，在建筑工程中需要在滿足在建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)遠(yuǎn)效益的前提下，需要最大程度減少建筑結(jié)構(gòu)近期投資，提結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的可靠性和合理性，因此進(jìn)一步加強(qiáng)研究非常有必要。

[1]王鵬.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用分析[J].中國(guó)建材科技，2014，04：162-163.

[2]李貴江.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法探析[J].江西建材，2017，02：82+87.

[3]張浩，孟玲輝.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用研究[J].四川水泥，2016，04：87.