建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

董賀頌

陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 陜西 西安 710038

引言

近年來，中國的建設(shè)項目規(guī)模正在逐步擴大，對建筑性能的需求也在增加。房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計在后續(xù)項目的順利進(jìn)行中起著非常重要的作用。因此，為了不斷改進(jìn)項目的設(shè)計計劃并最大化發(fā)揮其作用和價值，必須將其與項目的實際情況相結(jié)合。建筑施工質(zhì)量對于科學(xué)合理地進(jìn)行工程布置至關(guān)重要，而且對于工程建設(shè)成本以及工程建設(shè)質(zhì)量也有著十分重要的關(guān)系。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點及其必要性

（1）建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點。從某種意義上講，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)是復(fù)雜的。在設(shè)計階段，各部門之間的協(xié)調(diào)非常重要。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間建立一個相對和諧的關(guān)系，對降低技術(shù)施工成本具有重要作用。同時，必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的實用性、美觀性和經(jīng)濟性。提高建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性具有重要的現(xiàn)實意義，在施工過程中注意建筑的外觀也很重要。許多建筑設(shè)計師更注重建筑設(shè)計的創(chuàng)新性和審美性，認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)將承受更大的荷載。如果不按照建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和基本結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理進(jìn)行設(shè)計，將會對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生非常不利的影響。

（2）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的必要性。規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需求主要體現(xiàn)在以下方面：首先要從提高建筑結(jié)構(gòu)安全性的客觀要求出發(fā)，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計采用科學(xué)合理的優(yōu)化方法，并提前發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的缺陷。為了防止由于結(jié)構(gòu)承載力不足，并且難以滿足抗震加固的要求的情況發(fā)生，避免工程不能按時交工。其次，根據(jù)對建筑物功能性的實際要求，隨著建筑項目的建設(shè)水平逐漸提高，對建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量的要求也越來越高。不僅滿足基本的安全要求，而且還需要考慮建筑結(jié)構(gòu)的美觀性和實用性，仔細(xì)設(shè)計功能分區(qū)，并確保室內(nèi)空間規(guī)劃和設(shè)計的科學(xué)合理性[1]。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

（1）對結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型進(jìn)行建立。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍逐漸擴大。在信息基礎(chǔ)的支持下，可以應(yīng)用模型構(gòu)造和分析的方法來保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性，并準(zhǔn)確地判斷優(yōu)化效果。在建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型時，應(yīng)注意以下幾個方面：一是科學(xué)合理地選擇設(shè)計變量，主要根據(jù)工程設(shè)計要求，結(jié)合目標(biāo)控制參數(shù)確定設(shè)計變量和變化范圍?？茖W(xué)選擇設(shè)計計算范圍和變量，不僅可以滿足總體設(shè)計和區(qū)域設(shè)計的要求，同時也減少了計算步驟，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化的效率。其次，確定了目標(biāo)函數(shù)?；谀Ｐ驮O(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法主要是利用各種目標(biāo)函數(shù)對方案進(jìn)行優(yōu)化。同樣重要的是找到一個不僅滿足設(shè)計要求，而且選擇目標(biāo)功能來實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的群體，降低指標(biāo)參數(shù)的成本直接影響設(shè)計優(yōu)化的最終效果。

（2）優(yōu)化排水管道系統(tǒng)。這對于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中的排水系統(tǒng)設(shè)計也非常重要。特別是在設(shè)計穿墻的管道時，必須事先做碰撞實驗，制定科學(xué)合理的施工計劃，并固定好埋孔以確保足夠的位置和尺寸。如果在優(yōu)化設(shè)計過程中，管道系統(tǒng)需要穿過結(jié)構(gòu)墻，則必須對結(jié)構(gòu)墻采取各種加固措施。模型計算可用于確定墻是否在負(fù)載能力的影響下?lián)p壞管道，從而破壞建筑物和管道并有效改善系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性。在設(shè)計階段，應(yīng)避免纏繞管道，以便于施工。在這一階段，BIM軟件通常被用來模擬建筑物的結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，可以應(yīng)用適當(dāng)?shù)能浖δ埽龠M(jìn)管道碰撞檢測的有效完成。從這個角度看，對于提高建筑結(jié)構(gòu)的合理性和施工工藝質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

（3）對建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善。在規(guī)劃建筑物主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時，對剪力墻與剪力墻暗柱進(jìn)行設(shè)置是十分重要的內(nèi)容之一。在優(yōu)化建筑技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，工程師需要結(jié)合工程要求和實際條件來設(shè)置抗震墻，相關(guān)設(shè)計者需要采取許多步驟來提高抗震墻的完整性并提高抗震墻的質(zhì)量，并且在促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面起著非常重要的作用。另外，隱藏柱的作用在房屋建筑的抗震墻中非常重要，不僅影響地震墻的穩(wěn)定性，而且影響建筑結(jié)構(gòu)的抗壓強度和安全性。嘗試優(yōu)化建筑物整個生命周期的影響，他們對每個建筑項目都有自己的壽命，經(jīng)過一段時間的使用，建筑項目進(jìn)入了各個階段。因此，設(shè)計人員需要正確理解建筑物的壽命和每個階段的主要特征，并將其作為科學(xué)合理地優(yōu)化設(shè)計方案的前提[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法應(yīng)用期間需要注意的問題

（1）對方法的適用性進(jìn)行高度關(guān)注。在住宅結(jié)構(gòu)工程中，建筑結(jié)構(gòu)起著非常重要的作用。為了保證優(yōu)化方法的適用性，應(yīng)選擇科學(xué)完善的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，以提高優(yōu)化方法的應(yīng)用合理性，為工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性打下良好的基礎(chǔ)。因此，設(shè)計人員在選擇優(yōu)化設(shè)計方法時，應(yīng)從工程基礎(chǔ)設(shè)施的角度考慮本工程的地形、地形條件、專業(yè)水平和社會經(jīng)濟條件，從而不斷提高建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的適應(yīng)性和科學(xué)性。

（2）對設(shè)計中的利益協(xié)調(diào)工作進(jìn)行做好。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，參與項目建設(shè)的各部門能夠及時有效地解決結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，從而達(dá)到良好的結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果，為各方搭建一個協(xié)調(diào)溝通的平臺。應(yīng)采取科學(xué)、適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行分析和討論，為設(shè)計建筑的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了環(huán)境。同時，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中確定業(yè)主人員也非常重要。在結(jié)構(gòu)規(guī)劃過程中，設(shè)計人員需要采取適當(dāng)?shù)拇胧┡c施工人員和監(jiān)理人員進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)。邀請有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覅⒓?，充分發(fā)揮指導(dǎo)作用。在征求各方專業(yè)意見后，開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量[3]。

4 結(jié)束語

總而言之，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)的建設(shè)對提高土木工程質(zhì)量和降低建設(shè)成本具有十分重要的現(xiàn)實意義。在本文中，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的注意事項，這提高了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的質(zhì)量，有效地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。