建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用

黃競文

摘要：在經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的大背景下，人們不單單注重建筑的居住功能，更多地考慮美觀、經(jīng)濟(jì)等方面的因素，這給建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。本文結(jié)合具體的建筑工程實例，介紹了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法理論，分析了應(yīng)用的意義和價值，通過論述如何進(jìn)行房屋建筑整的設(shè)計優(yōu)化，針對應(yīng)用中注意事項給出了建議，希望對相關(guān)設(shè)計人員能有所幫助。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；實際應(yīng)用

1工程概況

建筑總面積為6408㎡的某寫字樓，建筑平面的設(shè)計長度和寬度分別為58.1m和15.6m，其中房間的設(shè)計開間和進(jìn)深分別為4.8m和6.6m，走廊的設(shè)計寬度為2.4m。該寫字樓層數(shù)為七層，設(shè)計層高為3.6m，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，現(xiàn)澆框架的梁、柱、板。下面通過圖1展示建筑框架平面柱網(wǎng)布置。

2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法理論

建筑結(jié)構(gòu)的使用功能和安全可靠性是建筑工程設(shè)計的重點，但除此以外，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也是必不可少的一部分，而這需要建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法理論的指導(dǎo)，即將全部設(shè)計方案利用數(shù)學(xué)方法來檢驗和分析，確定最合理的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化是建立在建筑理論的基礎(chǔ)上，包含了房屋工程結(jié)構(gòu)總體和房屋工程分部結(jié)構(gòu)兩個方面的設(shè)計優(yōu)化。在建筑的施工過程中，在考慮實際情況的前提下，達(dá)到房屋工程效益的最大化，這樣建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化才能體現(xiàn)應(yīng)有的價值。

結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)轉(zhuǎn)變思路，積極打破傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)形式，多構(gòu)想新型的建筑結(jié)構(gòu)形式，在達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)安全性的同時，多對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，帶給人更多地視覺美感和最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)投入。

在該寫字樓的設(shè)計過程中，設(shè)計人員綜合考慮了各種因素，通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法理論，進(jìn)行了建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，具體表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)平面布置、建筑荷載、建筑高度和高寬比等方面。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用意義

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計主要有一下三個特點，第一，保證了建筑工程的質(zhì)量；第二，提高了建筑的審美性；第三降低了建筑的施工成本。而隨著建筑結(jié)合設(shè)計優(yōu)化方法的大量應(yīng)用，實際建筑工程通過實例也佐證了該優(yōu)化方法的可行性，工程造價普遍降低，最大降幅甚至達(dá)到了35%。利用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，對建筑結(jié)構(gòu)合理優(yōu)化，發(fā)揮材料最大的性能，從而減少成本支出，這種優(yōu)化設(shè)計方法能滿足建筑設(shè)計的安全性、適用性，也通過提高建筑的綜合效益帶來了更多地經(jīng)濟(jì)性，具有可行性。

4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用

4.1房屋建筑整體的設(shè)計優(yōu)化

4.1.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

只有通過建立結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型，才能對所有的設(shè)計方案進(jìn)行分析和論證，實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化設(shè)計。具體來說，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型建立主要有一下三個步驟。第一步，選擇確定合適的設(shè)計變量，控制其他因素對建筑結(jié)構(gòu)的影響，降低設(shè)計工作量；第二步，選定優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化計算工作；第三步，確定模型的約束條件，提高房屋建筑的可靠度。通過這種建模的方式，能在保證結(jié)構(gòu)安全性和可靠性的基礎(chǔ)性上，選擇出最優(yōu)的設(shè)計方案，為方案的選擇提高了數(shù)據(jù)支持。

5在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中還需注意的其他問題

構(gòu)件滿足了計算要求就不能優(yōu)化是一個誤區(qū)，設(shè)計人員可以結(jié)合實際情況，參照有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對計算結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的核對檢驗，在構(gòu)件的截面尺寸和含鋼量等方面進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，從而減低工程造價。為了保證后期的設(shè)計計算和構(gòu)件優(yōu)化的安全性，應(yīng)特別注意各項參數(shù)的選取，避免外界因素對優(yōu)化結(jié)果造成過多的影響。通過引入概念設(shè)計的原理和方法，結(jié)構(gòu)整體的空間分析打破了原有的局限，最后的結(jié)果和數(shù)據(jù)能得到檢驗，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的合理性得到了保證。

6結(jié)語

隨著房屋建筑設(shè)計的不斷發(fā)展與成熟，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化越來越受到人們的重視。通過建筑整體和分部結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，綜合發(fā)揮材料的最佳性能，在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大化的降低工程造價，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的可行性得到保證。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)轉(zhuǎn)變設(shè)計思路，重視設(shè)計優(yōu)化的運用，為創(chuàng)造節(jié)約型社會貢獻(xiàn)自己的一份力量。

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