淺談房屋建筑結構設計中如何應用優(yōu)化技術

葉 曦

(重慶森柏建筑設計有限公司 400030)

淺談房屋建筑結構設計中如何應用優(yōu)化技術

葉 曦

(重慶森柏建筑設計有限公司 400030)

一個建筑項目的施工與后期運行能否順利開展的前提，在于建筑結構設計是否經(jīng)濟合理，建筑結構設計是基礎。由于結構設計和建筑設計之間存在制約與被制約的關系，而使得建筑與結構在設計過程中出現(xiàn)各種問題，為了解決并保證質(zhì)量，需要采取應對措施。與此同時，傳統(tǒng)設計已不適應時代發(fā)展的需要，因此對建筑結構的優(yōu)化設計也是大勢所趨。本文作者結合多年來的工作經(jīng)驗，對房屋建筑結構設計中如何應用優(yōu)化技術進行了研究，具有重要的參考意義。

房屋建筑 結構設計 優(yōu)化技術

引言

現(xiàn)代社會對房屋建筑物的功能、安全、質(zhì)量方面比之前要求更為嚴格的同時，也對其房屋的經(jīng)濟美觀和是否實用方面也提出了個性化規(guī)定。因此，現(xiàn)代建筑行業(yè)為了滿足市場大眾多元化、高技術化、經(jīng)濟化以及高質(zhì)量安全化，就必須在其房屋的結構中廣泛運用優(yōu)化設計技術，這樣不僅能夠為施工企業(yè)、承包商以及居住使用者節(jié)省大筆成本，還能夠提升企業(yè)建筑施工的可執(zhí)行性、質(zhì)量程度和安全使用程度。因此，現(xiàn)代建筑企業(yè)對于結構優(yōu)化技術的應用就具備了高度的現(xiàn)實意義。

一、房屋建筑結構設計優(yōu)化的內(nèi)容及其意義

當前，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們對居住條件及生活環(huán)境要求越來越高，而對建筑房屋進行優(yōu)化設計，使其結構與美觀相互協(xié)調(diào)、同時適用、安全、經(jīng)濟以及便利是改善人們居住環(huán)境方面的重要手段。房屋結構設計優(yōu)化理念注重以實際為準則，根據(jù)工程建設的基本狀況，以計劃成本為控制中心來進行的結構優(yōu)化設計，其內(nèi)容就是利用對建筑基礎的結構、屋蓋系統(tǒng)的結構方案以及圍護系統(tǒng)結構方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關于結構優(yōu)化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關鍵參數(shù)的科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優(yōu)化結果方案。

房屋建筑結構優(yōu)化設計意義重大，一是大大提高建筑結構經(jīng)濟性，房屋建筑進行結構設計優(yōu)化可節(jié)省材料，有利于抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經(jīng)濟性能。二是結構優(yōu)化設計大大降低了建筑工程的總成本造價。大量資料表明，房屋建筑進行結構設計優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優(yōu)化設計技術能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘?，能夠讓建筑工程結構內(nèi)部各個不同單元之間更加充分互相協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結構設計的經(jīng)濟性。

二、結構設計優(yōu)化技術的應用

1、植入概念性設計理念

在進行房屋建筑施工時，有一些情況是不能使用具體數(shù)據(jù)進行施工的，這種情況我們可以植入概念性設計理念。利用概念性設計理念針對相同房屋的建筑方案，會有不同的結構設計分析方法，將結構設計方案確定之后，相同荷載的情形下也會出現(xiàn)不同的受力形態(tài)進行分析。進行分析的時候所應用的材料、參數(shù)等不具有唯一性，細部的結構設計也會不一樣。以上這些情況也是沒有辦法使用計算機處理的，需要設計人員進行概念性判斷。

2、房屋結構工程師要積極主動參與前期工程規(guī)劃

房屋建筑結構工程師要積極主動參與前期工程規(guī)劃是實施結構優(yōu)化技術的重點內(nèi)容。因為，在實際施工中，房屋建筑結構工程建筑師難以把握對結構體系的受力的正確分析，相關房屋建筑結構工程師要積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與逐步創(chuàng)新，使整個建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。

3、重視概念設計優(yōu)化技術的分析

由于房屋建筑物結構布置方案的多樣性，對于同一個建筑方案，可以選擇不同的結構布置方案；由于分析方法的多樣性，對于已經(jīng)確定結構布置方案的建筑物，在考慮相同荷載作用情況下可以選擇不同的分析方法；另外建筑物的設計選用的設計參數(shù)指標、取用的建筑材料、荷載標準值的取法也是多樣的。以上部分的處理，無法直接依靠設計的軟件給出答案，而是需要依靠設計人員確定。但是不同的設計人員對以上部分的處理意見是不同的。為此處理這些問題就需要設計人員有一定的經(jīng)驗積累。經(jīng)驗越豐富的設計人員，在處理這些問題時，方案的選擇越靈活、判斷的過程越充分、做出的選擇越合理，越優(yōu)化。這就是我們所說的概念設計優(yōu)化過程。這說明，實現(xiàn)優(yōu)化設計要重視設計人員的經(jīng)驗積累。經(jīng)驗越豐富的設計人員，越能實現(xiàn)建筑結構的優(yōu)化設計。

4、采用多種優(yōu)化技術分析方法，從而挑選最優(yōu)房屋整體結構設計方案

一般來說，房屋建筑設計師在進行具體項目工程的設計活動中，為了給施工方和承包商多個選擇都會設計兩套或多套房屋結構方案，而此時為了挑選最好最實用的建筑方案，要注重房屋經(jīng)濟性和實用性。在某個建筑結構設計中，其建筑物荷載程度一致，建筑師設計人員就會合理挑選建筑物優(yōu)化設計分析指標內(nèi)容和要素，主要包括對建筑施工材料、建筑設計數(shù)據(jù)、負荷計算標準等等所有相關因素，然后針對這些來進行分析結構方案。

這種分析活動也就是設計師們必須要做的概念優(yōu)化設計內(nèi)容。因此，現(xiàn)代房屋建筑企業(yè)就必須要著重注意其設計師對工程結構優(yōu)化技術的應用，越是經(jīng)驗豐富的設計師，優(yōu)化設計分析能力越強。所以，建筑企業(yè)就必須要選擇經(jīng)驗高、技術強的設計師來進行設計其結構方案和內(nèi)容。

5、房屋結構優(yōu)化設計要充分考慮下部地基基礎結構設計

地基基礎是建筑結構設計的重要組成部分之一，地基基礎雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎影響很大。因此，房屋建筑結構中的地基基礎的結構設計優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如樁基礎，就要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，綜合其他現(xiàn)場場地的條件因素進行基礎選型及埋深等設計，選擇樁基類型，最大程度的節(jié)省造價。

三、房屋建筑結構優(yōu)化技術的應用需注意的事項

1、房屋建筑結構優(yōu)化技術的應用需注意到前期的參與

前期方案的確定會直接影響建筑項目的總成本，而目前普遍存在前期方案確定中結構優(yōu)化設計技術并不參與其中，以致相關設計人員在進行房屋建筑結構設計時往往會不注意建筑結構的合理性和可行性，這樣的建筑結構設計結果會對結構設計造成直接的影響，增加了結構設計的困難度，并且增加了房屋建筑結構設計的成本。為此，設計人員應充分的融入結構優(yōu)化設計方案，選擇合理的結構形式和設計方案，可以節(jié)約成本。

2、注重細部優(yōu)化

2.1 除了注重整體設計的同時，也應加強結構基本構件的精細設計。比如盡量劃分矩形板塊的現(xiàn)澆板設計，這樣既可以使現(xiàn)澆板設計的受力合理，也可以避免拐角裂縫的出現(xiàn)。

2.2 隨著計算機技術以及結構優(yōu)化設計理論的結合，在具體的優(yōu)化設計過程中，優(yōu)化設計實際上已由一個工程實踐問題轉化為一個數(shù)學問題。因此，工程設計人員應加強自身基于計算機技術的優(yōu)化設計分析。

結束語

房屋結構設計中優(yōu)化技術是復雜的系統(tǒng)工程，不但需要相關結構設計工程師正確地使用結構分析軟件、選擇最佳結構體系，同時，要大力挖掘基礎設計內(nèi)在潛力，充分運用科學的方法與手段，大力降低工程建設造價，讓房屋結構優(yōu)化貫穿整個設計過程，從而體現(xiàn)出結構優(yōu)化的價值，讓房屋結構設計功能不但更加適合人們居住與生活，同時，大力提高其安全度與抗震性能。

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1007-6344（2015）04-0168-01