關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

劉曉

【摘 ?要】城市發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，各類建筑總量也在增加，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到越來越多的關(guān)注，其要求也越來越高。采取有效措施優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升建筑安全性、經(jīng)濟(jì)性等成為越來越多人關(guān)心的問題。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中優(yōu)化技術(shù)具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù)

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人們生活質(zhì)量不斷提高的局勢下，人類對(duì)建筑的要求越來越高，完全按照傳統(tǒng)模式設(shè)計(jì)出來的建筑已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，這就需要設(shè)計(jì)人員明確需求，在設(shè)計(jì)過程中合理應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題

1.1 上部結(jié)構(gòu)的潛在問題

在建筑中，最重要的一部分就是上層結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗撕芏嘀匾膬?nèi)容，類似于梁，板之類都是不可缺少的部分。但這些結(jié)構(gòu)中常常存在著很多的潛在問題。第一，在很多建筑結(jié)構(gòu)中框剪結(jié)構(gòu)的連梁設(shè)計(jì)做的不是很合理，原因有的是相關(guān)部門沒有重視，還有些是施工隊(duì)的認(rèn)識(shí)不足。第二，很多設(shè)計(jì)人員在對(duì)樓板進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的時(shí)候，往往忽略了對(duì)板的受力狀態(tài)進(jìn)行分析，長年累月下來，樓板就會(huì)因?yàn)槭芰Τ霈F(xiàn)很明顯的裂縫。除了這些，上部結(jié)構(gòu)還會(huì)出現(xiàn)許多的小問題。

1.2 在進(jìn)行地基基礎(chǔ)施工時(shí)遺留下的問題

當(dāng)然在對(duì)建筑進(jìn)行實(shí)際的操作時(shí)，施工人員會(huì)遇到很多高層建筑以及各種地質(zhì)的土地。因此在這些工程展開之前，施工人員應(yīng)該仔細(xì)并且認(rèn)真的進(jìn)行勘察和分析。但往往在現(xiàn)實(shí)生活中，他們經(jīng)常只是通過傳統(tǒng)單位的口述，或者是簡單的通過參照物進(jìn)行分析，那么建筑結(jié)構(gòu)必然就達(dá)不到所預(yù)期的要求。與此同時(shí)，地基有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的情況，然后必然會(huì)帶來無法預(yù)估的經(jīng)濟(jì)損失，這樣就做不到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性了。最后，在建造土墊層的時(shí)候，很多設(shè)計(jì)人員是將這道設(shè)計(jì)程序省略掉的，只是靠著自己的工作經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)進(jìn)行分析，這樣造成的后果肯定是既不經(jīng)濟(jì)又不安全的，甚至?xí)?yán)重到影響到建筑內(nèi)的質(zhì)量。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 充分重視建筑結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的前期參與

建筑結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的前期參與，可以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化更加完美，充分展現(xiàn)建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念和思想。對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量性、安全性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性都有很大幫助。

2.2 充分重視建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

眾所周知，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，整體性能優(yōu)化設(shè)計(jì)十分重要，除此之外，建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也十分重要。優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)籌，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.3 充分重視傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)新型技術(shù)的結(jié)合

現(xiàn)代科技信息技術(shù)飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不例外。充分重視傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析、計(jì)算，防患于未然。同時(shí)，還能對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)一目了然的呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、美觀性直觀呈現(xiàn)，有利于設(shè)計(jì)人員控制建筑結(jié)構(gòu)的安全性、美觀性、功能性、經(jīng)濟(jì)性。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)有很多具體應(yīng)用，最主要在四個(gè)方面，分別是在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用、在建筑抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

3.1 在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑地基基礎(chǔ)造價(jià)約占總造價(jià)四分之一，對(duì)整個(gè)工程具有重大影響，因此在其中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)是必然選擇。為了滿足建筑的多項(xiàng)功能，應(yīng)該進(jìn)行地基實(shí)際勘察工作，結(jié)合地基實(shí)際情況，優(yōu)化地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，保障地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的可行性，降低地基基礎(chǔ)成本，優(yōu)化地基基礎(chǔ)施工工藝。

3.2 在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，主要是通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模型的建立，然后再模擬實(shí)際情況進(jìn)行多次受力分析，以保證結(jié)構(gòu)的可靠性。同時(shí)還可以對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次調(diào)整，采用最優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)布置方案，最大程度的降低施工成本。

3.3 在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

（1）合理選取設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)人員為了提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性，一般會(huì)對(duì)大量的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行選取，如何選取則會(huì)給該工作帶來一定的難度，這個(gè)過程中，可能出現(xiàn)個(gè)別構(gòu)件算不過，也可能出現(xiàn)側(cè)向位移算不過，還可能出現(xiàn)抗震算不過，如果使用優(yōu)化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速找到目標(biāo)點(diǎn)的目的，之后實(shí)施設(shè)計(jì)工作，不但提高了設(shè)計(jì)效率，同時(shí)節(jié)約了工程造價(jià)。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)函數(shù)。建筑設(shè)計(jì)人員需要對(duì)多個(gè)相似的設(shè)計(jì)函數(shù)進(jìn)行分析、總結(jié)，從而獲得最終所需的目標(biāo)函數(shù)并對(duì)此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（3）比較施工條件。綜合考慮各種施工條件，對(duì)優(yōu)劣施工條件進(jìn)行充分分析，在滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的最佳化，從而保證建筑的安全性和穩(wěn)定性。

3.4 在建筑抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，主要是合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，比如框架柱和剪力墻的比例選擇，框架柱主要承受軸力和彎矩，而剪力墻主要承受軸力和剪力，如果經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)在某個(gè)方向抗側(cè)力不夠，應(yīng)考慮在這個(gè)方向增加布置剪力墻，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)化的分析

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中用地的分析

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也在迅猛發(fā)展中，于是乎在城市用地方面也出現(xiàn)極度緊缺的狀況。所以建筑結(jié)構(gòu)是否優(yōu)化，使緩解城市用地的重要途徑。當(dāng)用地的面積減少了，那么建筑的成本就會(huì)相應(yīng)下降。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)系

對(duì)建筑造價(jià)有著直接影響的是使用建筑的層數(shù)。所以基礎(chǔ)部分就顯得尤為的重要，因?yàn)樗械膶訑?shù)都是共用基礎(chǔ)的，那么基礎(chǔ)的承載力就必須得加大，這樣一來，建筑造價(jià)就會(huì)提上去。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性關(guān)系

正如上文提到，層高是直接能夠影響建筑的成本造價(jià)的。層高的增加必然會(huì)使各方面的成本增加，例如水衛(wèi)和電氣的管線增加等。因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)行合理的層數(shù)降低，既可以節(jié)省材料和能源，也可以有效的提高性能。減少造價(jià)。有時(shí)在相同的建筑面積時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的不一樣，它的外觀和內(nèi)部構(gòu)造都不一樣，則建筑的造價(jià)也不盡相同。所以對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，既可以滿足住宅的功能性，又能實(shí)現(xiàn)我們需要的經(jīng)濟(jì)性。

五、結(jié)束語

隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，人類對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的需求也越來越多。所以設(shè)計(jì)人員為了滿足這些需求，應(yīng)該要在安全的前提下，積極挑戰(zhàn)創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)模式，使人類的需求得以體現(xiàn)，盡量追求到藝術(shù)和實(shí)用相結(jié)合。在規(guī)劃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量多規(guī)劃平面，這樣在滿足質(zhì)量的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)造價(jià)的節(jié)省。基于此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)運(yùn)用合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇適宜的設(shè)計(jì)方案，在減少成本的同時(shí)，保證建筑項(xiàng)目的綜合效益，為更好地提升我國建筑行業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

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（作者單位：高州市建筑設(shè)計(jì)院）