房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)探討

曹立迎

（中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計研究總院有限公司，河北 秦皇島 066004）

目前我國的經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)達到了一定的水平，人們對于居住環(huán)境的要求也隨之不斷增加，為了盡可能滿足人們對于居住的要求，國家也對建筑方面不斷加大投資。如何實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)的功能性以及安全耐久性，同時最大限度節(jié)省建筑的占地面積以及追求經(jīng)濟性，是優(yōu)化設(shè)計的主要目標(biāo)。進行房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括進行整體房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計以及細部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。計算機時代的降臨，以及計算機結(jié)合相關(guān)設(shè)計理論，實現(xiàn)了工程設(shè)計問題向數(shù)學(xué)計算問題的一種轉(zhuǎn)換。因此，對于相關(guān)計算機技術(shù)的掌握，也是實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計的一種前提條件。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)的內(nèi)容

最大限度地運用優(yōu)化技術(shù)，首先我們必須要對其中要優(yōu)化的內(nèi)容進行詳細的分析，需要運用優(yōu)化技術(shù)的主要有以下幾項內(nèi)容。進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中不僅要考慮到結(jié)構(gòu)的性能和設(shè)計的安全性，還需要考慮到在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一些潛在問題，我們要選用低成本高效的方式完成這項結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容。其主要內(nèi)容包括以下兩個方面：第一個方面是要全面掌握整個房屋的具體構(gòu)造，在設(shè)計過程中找出最佳設(shè)計方式，對不完善的地方加以優(yōu)化。第二個方面是要將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的子結(jié)構(gòu)與整理結(jié)構(gòu)分開進行優(yōu)化設(shè)計。在子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，要對子結(jié)構(gòu)中的每一個細節(jié)進行詳細的劃分，以此來使得子結(jié)構(gòu)得到全面的優(yōu)化。

二、房屋建筑與經(jīng)濟性的關(guān)系

（一）如何處理房屋建筑的結(jié)構(gòu)分部部分與建筑物層數(shù)之間的關(guān)系

同一個建筑物只需要設(shè)計一個屋蓋就可以，所以說，建筑物層數(shù)越多，建筑的成本就越低。但是，就房屋建筑基礎(chǔ)部分來講則與之相反，這是因為在房屋建筑中其基礎(chǔ)部分是最為關(guān)鍵的部分，如果房屋建筑層數(shù)增加，那么其對于基礎(chǔ)部分的壓力就會越大，如果我們不對其采取一定措施的話很容易造成房屋建筑事故，所以我們必須在設(shè)計中做好基礎(chǔ)部分優(yōu)化設(shè)計，也就使得建設(shè)成本增加。

（二）如何處理房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑設(shè)備之間的經(jīng)濟關(guān)系

給排水管道及電氣設(shè)備的設(shè)置可以使建筑物更完美地體現(xiàn)其功能。伴隨著高層和超高層建筑物的增加，所需要的給排水管道以及電氣設(shè)備都會出現(xiàn)遞增，這么做的結(jié)果就是增加了建筑物的成本，對于房屋建筑的整體成本也會增加。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用途徑

（一）前期設(shè)計方案技術(shù)優(yōu)化

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑商為了能夠縮短工期，常常會要求設(shè)計人員能夠盡快給出設(shè)計方案，導(dǎo)致所設(shè)計出的方案不僅與其他建筑工程大同小異，還會出現(xiàn)細節(jié)問題，造成工程造價的提升。在任何建筑工程中，前期的設(shè)計幾乎能夠決定工程施工和造價，因此需要從建筑工程的設(shè)計之初就需要注重技術(shù)優(yōu)化。設(shè)計人員在設(shè)計過程中，要始終秉持技術(shù)優(yōu)化的理念，對每一個結(jié)構(gòu)進行造價估算，從而保證實際施工時，能夠起到降低成本的作用。

（二）計算機技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)在人們的生活和工作中得到普遍運用，計算機能夠解決很多人力難以計算和解決的問題，目前幾乎各行各業(yè)都離不開計算機技術(shù)的應(yīng)用。由于計算機技術(shù)的高效性和準(zhǔn)確性，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中運用計算機技術(shù)能夠有效實現(xiàn)優(yōu)化作用。人力難以計算和統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，計算機可以利用相應(yīng)的軟件和應(yīng)用進行分析，并快速給出優(yōu)化結(jié)果。

（三）設(shè)計人員的主觀作用設(shè)計

人員不能完全依靠計算機的準(zhǔn)確性，因計算機主要是對死板的數(shù)據(jù)進行分析，沒有思考功能，因此需要設(shè)計人員對房屋建筑工程的實際情況進行分析。計算機具有高效計算的作用，設(shè)計人員則需要注重其他因素和處理突發(fā)狀況。當(dāng)設(shè)計方案確定后，設(shè)計人員需要對設(shè)計方案進行核查，避免在施工中出現(xiàn)質(zhì)量問題。特別是建筑環(huán)境較為復(fù)雜的建筑環(huán)境，設(shè)計人員需要考慮房屋抗外作用力，房屋的抗壓性等。

（四）結(jié)構(gòu)細部優(yōu)化工作

一般設(shè)計人員比較注重房屋建筑的主體結(jié)構(gòu)，其乃是主體框架，對其進行技術(shù)優(yōu)化，能夠有效降低建筑造價。設(shè)計人員還應(yīng)該注重對基本構(gòu)建的優(yōu)化，如在矩形現(xiàn)澆板塊中，可以對進行技術(shù)優(yōu)化，加強對其的分析，從而避免其出現(xiàn)裂縫，提高施工質(zhì)量。

四、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用過程中應(yīng)注意問題

（一）房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)主要應(yīng)用于最初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計之中

前期結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定與建筑物項目本身的建筑成本直接相關(guān)，因此，如果前期設(shè)計過程中不使用房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，那么就有可能導(dǎo)致初期設(shè)計中就存在著建筑物合理性與可行性的問題，這樣會直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計成本。因此，房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)在初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中就考慮運用，這樣才能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的最合理化要求，實現(xiàn)建筑物成本的最合理性。

（二）房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)更多的是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)細部的優(yōu)化工作

首先，除了房屋建筑的主體設(shè)計需要注重之外，對于結(jié)構(gòu)的一些基本構(gòu)件的精細設(shè)計也尤其有必要。比如進行矩形現(xiàn)澆板塊的設(shè)計時，就需要進行現(xiàn)澆板的合理分析，盡可能避免現(xiàn)澆板的拐角處裂縫出現(xiàn)。其次計算機時代的來臨實現(xiàn)了計算機技術(shù)與設(shè)計理論相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計問題實際上已經(jīng)由一個工程實踐的問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題。因此，工程設(shè)計人員應(yīng)加強對于計算機技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法的掌握。

結(jié)束語：

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的在于實現(xiàn)建筑物的功能性與安全性，同時，盡可能保證建筑物的耐久性，在滿足房屋建筑的以上功能的同時，最大限度節(jié)約建筑成本是設(shè)計者的目標(biāo)。那么，就需要對建筑物進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，并將優(yōu)化設(shè)計技術(shù)應(yīng)使用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個階段，這樣可以盡可能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與可行性。與此同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計理論也逐漸與計算機相結(jié)合，工程實踐的問題更多地轉(zhuǎn)化成為一種數(shù)學(xué)最優(yōu)解的計算問題，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)更多地掌握計算機優(yōu)化設(shè)計方法，才能發(fā)揮計算機的設(shè)計優(yōu)勢。