房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

史婷婷

（身份證號(hào)：1301231989****1522）

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性

為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)，設(shè)計(jì)師必須通過(guò)理性地分析建筑結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用理性的想法和優(yōu)化方法來(lái)有效地控制建筑成本，并滿(mǎn)足投資者的經(jīng)濟(jì)需求。

根據(jù)之前的設(shè)計(jì)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)優(yōu)化通常會(huì)比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法降低5-30%的成本。但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，許多因素限制了優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)。例如，工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的進(jìn)步要求使設(shè)計(jì)師完全忽略了設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)優(yōu)化的要求；此外，由于知識(shí)水平有限，年輕設(shè)計(jì)師做設(shè)計(jì)軟件來(lái)優(yōu)化項(xiàng)目，更不用說(shuō)了解其缺乏有效合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)多數(shù)所謂總設(shè)計(jì)，忽視地方部位結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)一般不考慮復(fù)合解決成本控制。

在這方面，為了降低建筑成本，設(shè)計(jì)師必須在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化，只有有效的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益組合，通過(guò)合理優(yōu)化開(kāi)發(fā)方案，為降低建筑價(jià)格創(chuàng)造更廣泛的社會(huì)效益。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法

（一）概念設(shè)計(jì)優(yōu)化

對(duì)于同一個(gè)建筑項(xiàng)目，可以有不同的方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；我們的分析項(xiàng)目，由于參數(shù)對(duì)不同貨物的材料可能導(dǎo)致所有值，不同建筑結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方法也不是唯一的，這要求我們?cè)O(shè)計(jì)師根據(jù)自己多年的經(jīng)驗(yàn)和理論，以及實(shí)際情況自主判斷，電腦無(wú)法解決這一問(wèn)題的不確定。但我們的判斷也只能建立在主觀概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法的指導(dǎo)下，這是一個(gè)不同設(shè)計(jì)過(guò)程的選擇過(guò)程。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化分解法

方法是將建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題分解為更小的子問(wèn)題，如基礎(chǔ)、屋頂、梁、柱等，優(yōu)化過(guò)程分為兩個(gè)層次。第一級(jí)是對(duì)不同子問(wèn)題的個(gè)性化優(yōu)化。在這一點(diǎn)上，不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，如框架、梁、柱子，特別是不同類(lèi)型的優(yōu)化問(wèn)題可以單獨(dú)應(yīng)用。第二層是對(duì)第一級(jí)子問(wèn)題優(yōu)化方法的綜合調(diào)整。經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期，每個(gè)周期都可以?xún)?yōu)化。這種方法的優(yōu)化過(guò)程收斂良好，計(jì)算工作較少。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變換分析優(yōu)化求解法

這種方法是優(yōu)化目標(biāo)作為優(yōu)化的基礎(chǔ)，分析影響結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的不同因素，從而制定旨在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模式或方向。然后通過(guò)優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致了整體結(jié)構(gòu)的完全優(yōu)化。

（四）借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)計(jì)算

計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)方案的持續(xù)改進(jìn)和全面應(yīng)用使結(jié)構(gòu)工程工程師能夠從復(fù)雜的結(jié)構(gòu)計(jì)算中解脫出來(lái)。工程師可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行可靠的分析、概念、經(jīng)驗(yàn)和評(píng)估，在許多計(jì)算之后，計(jì)算機(jī)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行更理性和更經(jīng)濟(jì)的比較和修正。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

（一）加強(qiáng)設(shè)計(jì)中房屋建筑結(jié)構(gòu)形式的選用

不同的建筑類(lèi)別和功能要求從石墻和較低的墻壁開(kāi)始根據(jù)配置來(lái)定義。

1.加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

就像結(jié)構(gòu)的承重和側(cè)面組成磚一樣，它的平面更靈活，但不是為跳躍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，以排除更大的笨重結(jié)構(gòu)。開(kāi)放門(mén)窗的寬度不得超過(guò)2.1米，縱向墻的數(shù)量不得少于3米，以便適當(dāng)?shù)販p少鋼筋的建造。

2.加強(qiáng)底部框架剪力的設(shè)計(jì)

底框剪力墻架部結(jié)構(gòu)由抗側(cè)力于向豎不構(gòu)件，使得連續(xù)設(shè)計(jì)中受力平衡容易出現(xiàn)，因此題問(wèn)對(duì)筑建面較平裁要求嚴(yán)格。香港法院承墻重放盡量在框架梁上，如果在次梁出現(xiàn)放上裁體，應(yīng)加墻時(shí)該次梁、大架梁、框梁主筋配加裁，裁板厚處樓該厚板樓結(jié)構(gòu)一起度不隨層錯(cuò)能，便只在板上有樓輕質(zhì)填實(shí)現(xiàn)材料裁方式才可設(shè)計(jì)型戶(hù)。仲裁中宜讓大房間布置在臨衛(wèi)生間，面街、廚房小間房等布置在背面，這樣方臨面柱便街網(wǎng)裁布置等。

（二）加強(qiáng)剪力墻的設(shè)計(jì)

在堅(jiān)固的墻壁結(jié)構(gòu)中連接梁的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。級(jí)聯(lián)墻由連接橫梁的交叉壁組成，增加了四肢的限制。橫梁切割程度的增加也會(huì)增加結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)，從而增加橫梁和肢體的內(nèi)部分布力，同時(shí)增加結(jié)構(gòu)部件的筋膜數(shù)量，而這些部件似乎不可避免地會(huì)消耗材料。

因此，沒(méi)有一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師會(huì)在窗戶(hù)下使用達(dá)根作為懸掛裝置，而梁的設(shè)計(jì)將有一個(gè)更小、更弱的橫梁。同時(shí)，在執(zhí)行結(jié)構(gòu)剛性和變形要求時(shí)，應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)方面和阻力、扭曲和合理地放置抗性成分。很明顯，墻上的傷口越多，阻力就越大，相應(yīng)的偏移就會(huì)減少，但是隨著反側(cè)力的增加，構(gòu)造地震學(xué)力就會(huì)增強(qiáng)，這對(duì)結(jié)構(gòu)的價(jià)格控制是有害的。因此，應(yīng)根據(jù)周長(zhǎng)均勻、對(duì)稱(chēng)和分散化的原則，合理地放置陡峭的墻，盡量減少諸如水平偏差限制等尖銳墻的數(shù)量。

（三）細(xì)部的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽(yáng)角問(wèn)題

陽(yáng)的面積可以切成直角或斜角。如果底部的鋼筋是雙向的，并且在懸掛的部分保持不變，那么陽(yáng)的角度不應(yīng)該增加輻射鋼筋。

2.關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問(wèn)題

雖然這個(gè)板塊不應(yīng)該用選擇板來(lái)計(jì)算，但問(wèn)題當(dāng)然不是絕對(duì)的，因?yàn)楫?dāng)?shù)叵率矣袔讓訕菚r(shí)，窗戶(hù)和格柵的隔板密度更大，并且有彈性的隔板可以連接到內(nèi)部墻；當(dāng)?shù)厮桓撸|(zhì)板突出，有助于解決游泳阻力；從建筑的角度來(lái)看，取消對(duì)板塊的選擇可能是一種方便的、靈活的防水做法。

3.關(guān)于梁、板的計(jì)算跨度

簡(jiǎn)單地說(shuō)，橫梁的設(shè)計(jì)可以被看作是橫梁中心線的一個(gè)剛性支柱，它改變了橫梁應(yīng)該被統(tǒng)一成一個(gè)可變網(wǎng)格的想法。在平面光束的構(gòu)造中，當(dāng)光束的高度超過(guò)了板子的厚度時(shí)，應(yīng)計(jì)算到光束中心的長(zhǎng)度，選擇光束中心的角度和厚度，以及筋膜對(duì)雙方的重大意義，而光束的彎曲和木板的厚度則更高。

四、結(jié)語(yǔ)

住房設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是確保它有足夠的安全、功能和耐久性，同時(shí)最小化建設(shè)成本和延長(zhǎng)壽命，優(yōu)化建筑是一項(xiàng)有效的措施。因此，設(shè)計(jì)師必須在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中共同努力，積極推進(jìn)和應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，從而為住房設(shè)計(jì)選擇最具經(jīng)濟(jì)意義的項(xiàng)目。