建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

檀小龍

摘 要：隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求和質(zhì)量要求越來越高，需要設(shè)計人員不斷對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，從而不斷提升房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量。該文主要對設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用進行了分析探討，以期能夠不斷促進房屋建筑工程質(zhì)量的提升，為企業(yè)的經(jīng)濟效益打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計優(yōu)化 結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0090-02

建筑市場當(dāng)中競爭的不斷劇烈，使得建筑企業(yè)對于房屋建筑設(shè)計的重視程度也是越來越高，尤其是房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計對于整個房屋建筑施工質(zhì)量和安全性有著重要影響，如何對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，提升設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，降低成本投入是房屋建筑企業(yè)關(guān)心的主要問題。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

優(yōu)化是在控制一定成本的基礎(chǔ)上對設(shè)計進行改善，如何能夠用最少的資金發(fā)揮出最佳的設(shè)計效果是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化追求的根本，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中需要進行優(yōu)化的方面主要有兩個：一是從整體角度對房屋建筑設(shè)計進行優(yōu)化；二是從局部角度對房屋建筑設(shè)計進行優(yōu)化，具體包括對主體結(jié)構(gòu)、房屋的下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)性能較之前能夠增強，或是具備之前設(shè)計所不具備的功能，以此來達到優(yōu)化的目的。

在設(shè)計優(yōu)化理念上主要是具備以下幾點：一是使房屋建筑的安全性能得到提升。通過設(shè)計優(yōu)化手段在已經(jīng)具備的安全性能基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進行改進，使其安全性能能夠得到進一步完善；二是使房屋建筑的實用性能得到提升。房屋建筑本身必須具備實用性才能夠滿足人們居住的需要，而通過優(yōu)化設(shè)計能夠使房屋建筑當(dāng)中的結(jié)構(gòu)、空間、功能等更加滿足客戶的需求，優(yōu)化房屋建筑品質(zhì)；三是使房屋建筑具備環(huán)保功能。隨著人們對環(huán)境保護觀念的重視程度加深，在房屋建筑當(dāng)中也需要貫徹環(huán)保理念，而通過優(yōu)化設(shè)計能夠賦予房屋建筑以環(huán)保功能，從而增加房屋建筑的社會效益。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法分析

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建立房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化是設(shè)計師常用的優(yōu)化手段，在模型建立上可以分為3個步驟：一是選擇設(shè)計變量。在優(yōu)化過程中從房屋整體結(jié)構(gòu)上出發(fā)，對可能會影響房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素進行分析，然后從中選擇合適的因素作為設(shè)計變量，排除其他因素的影響，對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化。這里所選擇的變量必須是對房屋結(jié)構(gòu)起著主要作用的參數(shù)，這樣建立起來的優(yōu)化模型才能夠?qū)⒎课萁Y(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重點突出出來；二是對函數(shù)關(guān)系進行確定。在選擇出相應(yīng)的變量之后，就需要根據(jù)設(shè)計需要來選擇相應(yīng)的函數(shù)來對房屋結(jié)構(gòu)進行輔助運算，計算出符合設(shè)計優(yōu)化條件的幾何尺寸、鋼筋截面積等，從而能夠有效控制房屋建筑的建設(shè)成本；三是對各項條件進行衡量。在優(yōu)化過程中，設(shè)計師應(yīng)該對房屋建筑的穩(wěn)定性和耐用性進行考慮，在符合設(shè)計和建設(shè)各項規(guī)范和要求基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，使所測量的各項條件都能夠在規(guī)范和要求之內(nèi)，來實現(xiàn)房屋建筑的最優(yōu)化設(shè)計。

2.2 優(yōu)化設(shè)計計算方案設(shè)定

對于房屋結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計是優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中的重要部分，但這種優(yōu)化設(shè)計的變量較多，因而需要對優(yōu)化設(shè)計的計算方案進行設(shè)定，將存在的約束條件轉(zhuǎn)變成沒有約束條件來進行計算，在設(shè)計優(yōu)化過程中常用的有符合型法、拉氏乘子法等方法，設(shè)計人員在確定出計算方法之后，需要和上面所建立的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型進行綜合考慮，從而保證所優(yōu)化出來的房屋建筑在各方面的功能都能夠正常進行，從而使得房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量得到提升。

2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)論分析

在對建筑房屋的各種優(yōu)化方案進行分析之后，需要根據(jù)所有方案的情況和房屋建筑的實際需求來確定出最佳方案，在分析選擇過程中應(yīng)該聽從來自各方面的聲音和意見，對各種方案的優(yōu)缺點進行分析，從多個角度對優(yōu)化方案進行分析，并且在判斷過程中尤其不能忽視細節(jié)問題，在選擇的時候應(yīng)該從技術(shù)角度出發(fā)，不斷用技術(shù)來提升優(yōu)化效果，也能夠不斷減少資金成本投入。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中優(yōu)化方法的應(yīng)用

3.1 建筑和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

一是對建筑的整體和局部進行優(yōu)化。房屋建筑本身在設(shè)計過程中具備一定的層次性和復(fù)雜性，設(shè)計人員在進行優(yōu)化的過程中，既要從房屋建筑的整體上進行優(yōu)化，又要注重局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加強各個優(yōu)化部分之間的聯(lián)系，使得各個部分的優(yōu)化結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)疊加，實現(xiàn)1+1>2的效果，設(shè)計人員在進行優(yōu)化過程中應(yīng)該注重整體優(yōu)化效果的體現(xiàn)，而不是在一個或幾個局部上進行糾結(jié)，這樣才能夠?qū)⒎课萁ㄖ膬?yōu)化效果充分表現(xiàn)出來。二是注意結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)調(diào)性。設(shè)計人員在進行優(yōu)化過程中，應(yīng)該注意建筑當(dāng)中各個立體結(jié)構(gòu)和整體平面之間的協(xié)調(diào)配合，在保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)造型外觀進行維持。在墻面、主體的優(yōu)化布置上，設(shè)計人員應(yīng)該結(jié)合房屋建筑實際需求，對建筑當(dāng)中的空間、進深進行規(guī)劃，從而保證房屋結(jié)構(gòu)的整潔化。三是對樁基礎(chǔ)進行優(yōu)化。在房屋建筑當(dāng)中樁基礎(chǔ)一般有兩種，其中灌注樁的施工比較難把握，因而在進行優(yōu)化設(shè)計的時候，如果施工現(xiàn)場和房屋工程是符合沉降標(biāo)準(zhǔn)的，可以將灌注樁換成預(yù)制樁，從而有效降低樁基礎(chǔ)的施工難度，縮短施工周期。

3.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

上部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化過程中不僅要建立優(yōu)化模型，而且還要有針對性地進行系統(tǒng)優(yōu)化，設(shè)置合理剪力墻，對框架合理間距進行控制，在剪力墻的設(shè)置上必須各個質(zhì)量都是均勻的，這樣所建設(shè)起來的樓層平面剛度中心才能夠和整體結(jié)構(gòu)中心重合，能夠有效提升房屋建筑的穩(wěn)定性，減少風(fēng)力或是地質(zhì)運動對建筑造成的破壞。在房屋建筑施工過程中，設(shè)計人員在建筑布局允許的情況下可以設(shè)計大開間剪力墻，加長剪力墻的墻肢長度、減少墻肢數(shù)量，這樣能夠減少在房屋建筑施工當(dāng)中投入的混凝土。另外，布置較長剪力墻的同時可以減少邊緣構(gòu)件的數(shù)量，從而減少鋼筋數(shù)量。這樣能夠有效降低施工成本，但剪力墻還是要根據(jù)實際情況來進行設(shè)計。

3.3 房屋建筑結(jié)構(gòu)類型上以節(jié)能為主

隨著現(xiàn)代建筑理念不斷發(fā)生變化，在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行選擇設(shè)計的時候需要從節(jié)能環(huán)保的角度進行考慮，設(shè)計師在設(shè)計過程中應(yīng)該充分結(jié)合房屋建筑的實際情況，選擇最適合的設(shè)計方式，在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上最大限度地控制房屋建筑工程成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時設(shè)計人員在進行優(yōu)化設(shè)計過程中不要局限于一種單一的優(yōu)化方法，可以充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對設(shè)計當(dāng)中涉及的各類參數(shù)進行確定，并且綜合應(yīng)用多種優(yōu)化方法進行設(shè)計，不僅能夠提升建筑房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化效果，而且還能夠節(jié)省設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計上所花費的時間，不斷提升工作效率。

4 結(jié)語

設(shè)計人員在對房屋結(jié)構(gòu)進行設(shè)計過程中，應(yīng)該從建筑房屋的實際情況出發(fā)，對其進行深入研究，分析當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中存在的不足，并有針對性地應(yīng)用相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化手段和優(yōu)化方案，在不斷提升房屋建筑優(yōu)化水平的同時縮短設(shè)計的周期，控制房屋建筑的造價成本，從而能夠在設(shè)計階段將建筑房屋的經(jīng)濟、社會效益最大化發(fā)揮出來。

參考文獻

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