房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

那陽

摘 要：對(duì)于房屋建筑工程，結(jié)構(gòu)造價(jià)占據(jù)工程成本較大比例，通過 優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益。所以，在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過精心設(shè)計(jì)和溝通，制定合理的結(jié)構(gòu)方案，促使建筑成本得以降低。

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

1 前言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，不斷加大對(duì)建筑投入，為滿足人們生活環(huán)境、居住條件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足耐久、安全和功能等要求，還需滿足美觀和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。筆者根據(jù)自身多年的建筑工程從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，主要分析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，達(dá)到建設(shè)方使用標(biāo)準(zhǔn)，在考慮設(shè)計(jì)實(shí)際狀況，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的原則。

優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是構(gòu)建布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)受力狀況等，從較大方面而言，主要是通過結(jié)構(gòu)總體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過房屋的分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要?jiǎng)澐譃榧?xì)部結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、中間部分、上部構(gòu)造等優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系分析

首先，設(shè)計(jì)層數(shù)和用地面積的關(guān)系。立足表面角度，主要是高層建筑、多層建筑，隨著層數(shù)逐漸增加，建筑物使用面積也越來越少。但對(duì)于實(shí)際情況而言，建筑層數(shù)逐漸增加，高度也隨之增加，必然會(huì)增加相鄰建筑的距離，擴(kuò)大土地的使用面積。因此，對(duì)于建筑總單位而言，建筑層數(shù)、土地面積并未有必然關(guān)系，需充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，探索層數(shù)和用地面積之間的關(guān)系。

其次，設(shè)計(jì)層數(shù)和分部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在同一建筑物體中，一般共用一個(gè)屋蓋部分，設(shè)計(jì)層數(shù)越多，屋蓋部分設(shè)計(jì)成本也會(huì)隨之減少。然而，大多數(shù)部分也不同，一個(gè)建筑物雖然共用基礎(chǔ)部分，建筑層數(shù)逐漸，在上部主體結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)部分會(huì)增加荷載，為確保建筑安全性，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，需提升構(gòu)件承載力，必然會(huì)使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成本增加。因此，隨著設(shè)計(jì)層數(shù)增加，基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計(jì)成本也會(huì)隨之增加。同時(shí)，針對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的部分承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如墻柱，如果設(shè)計(jì)層數(shù)增加，構(gòu)件也需考慮到實(shí)際環(huán)境是否符合規(guī)范要求，為確保建筑安全性，需提升基礎(chǔ)構(gòu)件的承載能力，通過基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計(jì)，進(jìn)而增加設(shè)計(jì)成本。因此，處于建筑物體的不同部分，設(shè)計(jì)層數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)造價(jià)的影響也各不相同。

第三，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備之間的關(guān)系。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需考慮到電氣設(shè)備、給排水管道等材料問題，層高多少，對(duì)房屋設(shè)備造價(jià)成本具有直接影響。如果設(shè)計(jì)層數(shù)越多，則所需求給排水管道就越多，電氣設(shè)備量也會(huì)隨之增加，必然會(huì)增加設(shè)備造價(jià)成本。

第四，體型設(shè)計(jì)和成本之間的關(guān)系。在設(shè)計(jì)同一面積建筑物時(shí)，如果圓形、方形形狀，則周長就越小，需要消耗墻體面積也越小，在后期墻體裝修時(shí)，所投入成本也會(huì)減少。同時(shí)，圓形、方形形狀的建筑物，以及內(nèi)部構(gòu)件受力更趨向穩(wěn)定，可增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。所以，大多數(shù)建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇圓形、方形形狀設(shè)計(jì)。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用

首先，注重概念設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)。在建筑工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)布置具有多樣性特點(diǎn)，針對(duì)同一設(shè)計(jì)方案，可設(shè)計(jì)出多樣化布置方案，因分析方法較多，針對(duì)已確定布置方案，分析相同荷載狀況下，可采用不同設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，考慮到設(shè)計(jì)時(shí)所需的建筑材料、設(shè)計(jì)參數(shù)、荷載標(biāo)準(zhǔn)，也不是統(tǒng)一的。上述數(shù)據(jù)的處理，并非通過計(jì)算機(jī)軟件，能夠直接給出答案，需設(shè)計(jì)人員通過設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行確定。但是，針對(duì)上述數(shù)據(jù)的處理，不同設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意見也各不相同。所以，想要處理好上述數(shù)據(jù)，需依靠一定經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員，經(jīng)驗(yàn)越豐富，處理這些數(shù)據(jù)就越靈活，設(shè)計(jì)方案也越準(zhǔn)確，判斷也越充分，即設(shè)計(jì)過程的概念優(yōu)化，要想實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的概念優(yōu)化，需注重設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)。

第二，概念優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須滿足設(shè)計(jì)實(shí)際復(fù)雜問題。對(duì)于建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需確保建筑安全、耐久，在滿足使用年限基礎(chǔ)上，能夠達(dá)到功能性要求，使建筑資金最大化節(jié)約。所以，開展概念設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過建筑物設(shè)計(jì)，對(duì)各類外部因素進(jìn)行抵抗，即使建筑受到外部作用力，也不會(huì)倒塌。對(duì)于外部復(fù)雜環(huán)境的分析，在概念優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮到這些因素。而在這些因素之中，最為特殊的地震設(shè)計(jì)，因?yàn)榈卣鹱饔茫荒苡行Т_定地震發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)間，也不能明確地震能量等級(jí)，地震活動(dòng)無規(guī)律能夠參考，如果發(fā)生地震，會(huì)極大破壞建筑物。所以，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到地震設(shè)計(jì)，防止地震作用破壞建筑。強(qiáng)化地震設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一些可行性、科學(xué)性的抗震設(shè)計(jì)方案，選擇均勻、對(duì)稱的設(shè)計(jì)剛度，可有效提升建筑工程抗震性能，有利于避免結(jié)構(gòu)在地震作用下，出現(xiàn)脆性破壞。若發(fā)生特大地震作用，一般是次要構(gòu)件破壞，在破壞過程之中，次要構(gòu)件也會(huì)消耗一些地震能量，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)主構(gòu)件效果，即通過多道設(shè)防設(shè)計(jì)，提高建筑工程的安全性。

5 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的注意問題分析

首先，使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)時(shí)，必須考慮前期參與。對(duì)于前期設(shè)計(jì)方案，方案質(zhì)量?jī)?yōu)劣如何，對(duì)建筑總成本有著直接影響，在前期設(shè)計(jì)中，確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，一般認(rèn)為不需要參與其中，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員不重視結(jié)構(gòu)可行性、合理性，如果采取這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果，必然會(huì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度明顯增加，也會(huì)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本。所以，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期參與，從第一步的方案優(yōu)化開始，設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)形式，以節(jié)省成本。

其次，重視細(xì)部?jī)?yōu)化。除重視整體設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)，例如現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)，需盡可能劃分矩形板塊，既能夠滿足現(xiàn)澆板受力要求，也可防治出現(xiàn)拐角裂縫。同時(shí)，在現(xiàn)代技術(shù)運(yùn)用中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，對(duì)于具體優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)上，必須考慮到工程實(shí)踐轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題。所以，工程設(shè)計(jì)人員強(qiáng)化計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

第三，整體優(yōu)化與局部?jī)?yōu)化。對(duì)于任何建筑設(shè)計(jì)，都具備層次性、復(fù)雜性特點(diǎn)，立足層次角度，包括了建筑設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系，在房屋設(shè)計(jì)過程職工，設(shè)計(jì)人員必須優(yōu)化每個(gè)環(huán)節(jié)。立足復(fù)雜性角度，一般包含結(jié)構(gòu)類型、零部件和原料選取。因此，針對(duì)任何房屋建筑，需優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)。

第四，壽命優(yōu)化。對(duì)于每一個(gè)建筑使用期限，在每一個(gè)環(huán)節(jié)中，按照各個(gè)階段性質(zhì)，確定優(yōu)化方法和整體工程，確保建筑施工質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，樁基礎(chǔ)優(yōu)化，按照預(yù)制樁、灌注樁要求，由于灌注樁施工，必須控制質(zhì)量，且操作復(fù)雜，可設(shè)計(jì)長度較大預(yù)制樁。另外，要優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)，必須設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)模型，科學(xué)設(shè)計(jì)剪力墻，確保質(zhì)量均勻，考慮到風(fēng)力影響，滿足剛度、抗震性能要求。做到協(xié)調(diào)優(yōu)化和設(shè)計(jì)，確保整體配合緊密，做到結(jié)構(gòu)合理和造型美觀，對(duì)于建筑墻體布置，按照功能需求，確保每個(gè)房間進(jìn)深相同，確保墻柱的截面面積、高度相同。

6 結(jié)束語

綜上所述，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，主要是確保建筑安全、耐久、功能等特性，在滿足使用年限的基礎(chǔ)上，能夠達(dá)到各類功能要求，促使資金的最大化減小，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠最大化經(jīng)濟(jì)效益。所以，在實(shí)際協(xié)作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需精心設(shè)計(jì)與強(qiáng)化溝通，運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)，確定合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃，減少建筑成本，滿足各類功能要求。

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