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

張躍偉

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量不斷提高，人們對(duì)于住房的要求也越來(lái)越高，不僅要求安全經(jīng)濟(jì)，更要求美觀舒適。在設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際房屋建設(shè)情況，有針對(duì)性的選擇設(shè)計(jì)方法，從而確保所設(shè)計(jì)的房屋結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)穩(wěn)定和承載力。研究顯示，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)中應(yīng)用會(huì)起到較好的作用。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。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);應(yīng)用

因人們對(duì)住房的要求越來(lái)越高，房屋設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)房屋時(shí)須充分考慮到人們對(duì)房屋的需求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)必須秉持著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，最大程度地滿足住戶的要求。在進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法能有效優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)，將對(duì)房屋的安全性、舒適性、實(shí)用性及美觀性等要求以最為合理的方式結(jié)合在一起，保證房屋的整體效果以及質(zhì)量，最大限度地滿足客戶的需求。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方式的理念體現(xiàn)

所謂的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，就是房屋建筑在滿足最基本的實(shí)用性、安全性、可靠性等其他基本功能的基礎(chǔ)上，還要對(duì)其帶來(lái)的美的享受與藝術(shù)體驗(yàn)進(jìn)行考慮，實(shí)現(xiàn)這些必需要素的有機(jī)結(jié)合，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相應(yīng)體現(xiàn)。從現(xiàn)代建筑理論上分析，房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方式在實(shí)際生活中，主要體現(xiàn)在房屋建筑項(xiàng)目的整體優(yōu)化以及房屋各個(gè)構(gòu)造環(huán)節(jié)上的優(yōu)化，只有每個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的效果。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言尤為重要。對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要能從理論方面進(jìn)行優(yōu)化還要能從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在我國(guó)城市化快速發(fā)展的今天，城市建筑越來(lái)越多，相應(yīng)的城市空余土地面積越來(lái)越少，諸如北京、上海、廣州、深圳等地，城市空余土地面積匱乏，建筑已經(jīng)很難向四周擴(kuò)展，只能垂直方向擴(kuò)展。因此，這就決定了我國(guó)未來(lái)的建筑主要以高層建筑為主。這就要求必須做好建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，只有做好建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，保證建筑的安全穩(wěn)定，才能有利于未來(lái)建筑的良好發(fā)展。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化一定要在建筑的質(zhì)量有可靠保障的前提下進(jìn)行，只有建筑物的安全有保證的前提下才能在房屋建筑的設(shè)計(jì)方案中融入先進(jìn)的、科學(xué)的設(shè)計(jì)理念與技術(shù)。通過(guò)對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，能有效發(fā)揮在施工中機(jī)械設(shè)備的性能，并且能充分利用建筑材料，不至于造成建筑材料的大量浪費(fèi)，不僅有效降低了建設(shè)的經(jīng)濟(jì)成本，還提高了房屋的實(shí)用性。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化除外部?jī)?yōu)化之外還有內(nèi)部的優(yōu)化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化能提升房屋的設(shè)計(jì)感，滿足人們對(duì)于房屋美觀性的要求，讓人們感覺(jué)到舒適和滿足，降低工作或生活帶來(lái)的壓力，還能有效利用有限的空間，提高人們的居住舒適度。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的步驟和方法分析

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的步驟分析。對(duì)建筑房屋結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格的按照相應(yīng)步驟進(jìn)行，這樣才能將設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及質(zhì)量得到保障。首先要能在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型構(gòu)建方面得以充分重視，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變量要科學(xué)合理的加以解決。主要就是對(duì)目標(biāo)相關(guān)的參數(shù)值以及約束控制參數(shù)值的選擇要重視，而針對(duì)影響相對(duì)較小的就要實(shí)施預(yù)定式參數(shù)進(jìn)行表示，這對(duì)編程工作量就能得以有效減少，將整體的工作效率水平得以提升。然后就是對(duì)目標(biāo)函數(shù)的確定，這就能對(duì)建筑整體工程造價(jià)情況得以了解。然后將約束條件也能科學(xué)化的確定，從而為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。然后，要對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案加以設(shè)定，在這一環(huán)節(jié)要注重對(duì)由約束優(yōu)化向無(wú)約束優(yōu)化。接著就要在應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)上科學(xué)化呈現(xiàn)，在優(yōu)化模式以及設(shè)計(jì)中的計(jì)算方式的有效應(yīng)用，就壓能在這些內(nèi)容實(shí)施基礎(chǔ)上，將應(yīng)用程序能綜合性以及科學(xué)化的加以呈現(xiàn)，這樣就能將應(yīng)用程序的實(shí)施得以良好作用發(fā)揮。最后就要在綜合結(jié)果的分析方面進(jìn)行實(shí)施。在得到了相應(yīng)計(jì)算結(jié)果后，就要對(duì)這一結(jié)果實(shí)施綜合性分析，將設(shè)計(jì)的最佳方案得以確定，這樣就能保障房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全以及美觀，才能將優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)目標(biāo)得以體現(xiàn)。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用探究。第一，注重結(jié)構(gòu)優(yōu)化的層次性。將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面，對(duì)整體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面就要能注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層次性以及復(fù)雜性。對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)的體系以及結(jié)構(gòu)體系和安裝設(shè)計(jì)體系的相關(guān)內(nèi)容得以重視，設(shè)計(jì)人員要能對(duì)下屬體系的優(yōu)化得以充分重視，將工程疊加的目標(biāo)得以有效實(shí)現(xiàn)。在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限的保障，就要能分階段的加以實(shí)施，通過(guò)對(duì)不同階段和性質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方案加以確定，最大程度的保障建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提高。第二，加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)布局。對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，就要能充分重視剪力墻的科學(xué)化布局，對(duì)剪力墻的質(zhì)量均勻度要得以充分保障，還要能注重樓層結(jié)構(gòu)中心和樓層平面剛度中心的有效結(jié)合。這樣就能夠?qū)︼L(fēng)力和地震等外部因素對(duì)其產(chǎn)生的影響。在房屋的類型上如果允許，就可通過(guò)對(duì)大開間剪力墻構(gòu)造加以應(yīng)用，以及對(duì)墻肢長(zhǎng)實(shí)施增加措施，這對(duì)剪力墻的剛度就能得到有效保障。通過(guò)這一設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，也能對(duì)鋼筋的使用數(shù)量得以有效減少，在成本上就能得到有效保障。第三，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用，就要能在協(xié)調(diào)性方面得以充分體現(xiàn)。將建筑結(jié)構(gòu)和整體平面間的配合緊密度要得到有效強(qiáng)化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性上要能得到保障，以及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的造型美觀度方面也要體現(xiàn)。在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的墻以及柱的布置過(guò)程中，就要能和房建平面功能實(shí)際需求得到有效保障，在房建的開間以及進(jìn)深等方面要得以充分保障，在整體的房屋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)要體現(xiàn)出簡(jiǎn)潔化，在每層的截面以及高度都要能得以充分保障。第四，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化要充分重視。對(duì)圍護(hù)以及屋蓋系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這就要能夠?qū)Χ喾矫娴膬?nèi)容進(jìn)行考慮，在房屋結(jié)構(gòu)的選型以及布局和造價(jià)等各個(gè)層面都要加強(qiáng)理論的分析。為能使得房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和時(shí)代發(fā)展相同步，就要注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，能從基礎(chǔ)上加以考慮，將剛度以及質(zhì)量中心差異最大可能的縮小。在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能上滿足基礎(chǔ)上，通過(guò)豎直方向布置來(lái)讓豎直方向相應(yīng)承重構(gòu)件能得以貫通，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上盡量保持對(duì)稱性等。第五，加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中電氣的應(yīng)用。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)電氣優(yōu)化方面要得以重視，這在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也占有比較重要的位置。對(duì)電氣設(shè)備的安裝中，一些管線會(huì)通過(guò)梁體，還要能對(duì)孔洞預(yù)留得以充分重視，如果在這一設(shè)計(jì)上沒(méi)有得到重視，就會(huì)造成再次的穿孔，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就會(huì)帶來(lái)影響。

房屋結(jié)構(gòu)是決定房屋建設(shè)質(zhì)量、房屋工程性能的基礎(chǔ)性參數(shù)，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作展開全面優(yōu)化是設(shè)計(jì)工作的基本要求，同時(shí)也是工程領(lǐng)域的重要工作。采用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法針對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行演算、重構(gòu)和優(yōu)化，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用的主要方面，應(yīng)該重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的使用，建立建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的體系，構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，全面提升房屋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與性能，做到對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的有效加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李麗.試論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2017（8）.

[2] 吳宇.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用探討[J].科技致富向?qū)В?017（26）.

[3] 昊任.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（4）.

[4] 葉濤.基于線性規(guī)劃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2017（1）.

（作者單位：河北省第四建筑工程有限公司）