房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用分析

孫俊英 吳萍娣

隨著人們生活水平進(jìn)一步提高，人們對(duì)房屋結(jié)構(gòu)提出更高的要求，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中積極應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，能有效滿足人們對(duì)房屋建筑的基本需求，并賦予房屋建筑更完善的功能。但從當(dāng)前優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況來看，受設(shè)計(jì)思維、技術(shù)水平等方面因素影響，設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)時(shí)存在諸多問題，一定程度上影響房屋建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此要重視對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的討論，為提高房屋建筑整體性能奠定基礎(chǔ)。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用及其注意事項(xiàng)

1.1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用

（1）降低工程造價(jià)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員會(huì)將整個(gè)房屋建筑的質(zhì)量作為重點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上逐步降低房屋的總體工程造價(jià)。根據(jù)我國部分項(xiàng)目結(jié)果顯示，在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化之后，房屋項(xiàng)目的總體施工成本要明顯低于原方案，有效保證了建筑項(xiàng)目工程的整體性能。

（2）保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。在房屋建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的核心就是保證結(jié)構(gòu)安全。在工作中，設(shè)計(jì)人員也會(huì)在原有設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，綜合利用多種先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體參數(shù)，使其具有更好的安全性能。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）重視對(duì)工程項(xiàng)目的前期參與。對(duì)房屋建筑項(xiàng)目而言，設(shè)計(jì)階段是整個(gè)項(xiàng)目的核心，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響房屋建筑性能、施工質(zhì)量、施工成本等。因此在應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)過程中，首先要重視對(duì)工程項(xiàng)目的前期參與，積極重視融入到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，并根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果提出相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化建議，保證在項(xiàng)目初期，整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)就很好的體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的思想。

（2）重視對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅要關(guān)注對(duì)房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，還應(yīng)該重視對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，將“優(yōu)化設(shè)計(jì)”思想體現(xiàn)到工程項(xiàng)目的方方面面。例如在現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要重點(diǎn)分析現(xiàn)澆板的受力情況，并根據(jù)優(yōu)化技術(shù)思想，提出多種解決措施，以避免在工程后期出現(xiàn)拐角裂縫現(xiàn)象。

（3）重視與計(jì)算機(jī)等新型技術(shù)的融合。在信息化高速發(fā)展的時(shí)代，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與優(yōu)化技術(shù)的融合已成為未來工程項(xiàng)目發(fā)展的主要趨勢。而從不同工程項(xiàng)目的應(yīng)用情況來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍主要體現(xiàn)在工程數(shù)據(jù)分析與工程建模上，通過獲取多種工程參數(shù)，構(gòu)建工程結(jié)構(gòu)模型，使技術(shù)人員能及時(shí)了解相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，有利于更好的控制建筑結(jié)構(gòu)的整體安定性。

2 優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員而言，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列設(shè)計(jì)的主要目的，就是要保證建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性與功能能滿足客戶的要求，并盡可能的賦予建筑更多的價(jià)值（包括建筑美觀性能、建筑照明功能等）。而對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，則需要在原有建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析建筑結(jié)構(gòu)的可行性，并采取多種措施降低施工成本、保證施工進(jìn)度。

當(dāng)前，優(yōu)化技術(shù)思想在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

（1）選擇參數(shù)變量

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員為保證自身設(shè)計(jì)思想的科學(xué)性，通常會(huì)大量獲取與工程相關(guān)的參數(shù)，并將其作為變量。例如，常見的建筑工程目標(biāo)參數(shù)包括房屋價(jià)格參數(shù)、預(yù)期出現(xiàn)的損失參數(shù)等，在優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員需要充分分析可能出現(xiàn)的參數(shù)變化對(duì)整個(gè)工程的影響，程序十分復(fù)雜，影響了正常的工程進(jìn)度。若在優(yōu)化分析環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員能選擇變幅較小的參數(shù)或影響因素較少的參數(shù)當(dāng)做設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，那么建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編程等工作的難度會(huì)明顯降低，設(shè)計(jì)人員也能快速找到目標(biāo)點(diǎn)展開設(shè)計(jì)。

（2）確定函數(shù)

在優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)在眾多相似的函數(shù)中獲取目標(biāo)函數(shù)。例如在鋼結(jié)構(gòu)施工中，設(shè)計(jì)人員就會(huì)選擇事先所設(shè)定好的房屋的橫截面尺寸以及鋼筋的尺寸面積最符合的函數(shù)，并對(duì)該組函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行細(xì)致的分析，最終控制鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的施工成本。

（3）條件衡量

一般在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為保證房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要綜合考慮房屋尺寸、結(jié)構(gòu)剛性、架構(gòu)穩(wěn)定性等諸多因素對(duì)房屋的影響。而在實(shí)際工作中，也需要根據(jù)諸多的設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確衡量施工條件，比較分析施工中的約束性條件與目標(biāo)，保證設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的相關(guān)指標(biāo)滿足質(zhì)量控制規(guī)范要求，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑材料質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性能產(chǎn)生重要影響。在優(yōu)化應(yīng)用環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員需要從以下幾方面進(jìn)行思考：①與其他施工技術(shù)相比，鋼結(jié)構(gòu)在本次工程項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢分為哪些；②鋼結(jié)構(gòu)在本次工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用內(nèi)容，其中涉及多少關(guān)鍵技術(shù)；③本次工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)的施工內(nèi)容，其中可能存在多少可優(yōu)化項(xiàng)目；④根據(jù)可能存在的可優(yōu)化項(xiàng)目，提出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論，并通過頭腦風(fēng)暴法，討論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施的可行性；⑤借助計(jì)算機(jī)等新型媒介，深入討論技術(shù)可行性，并生成模型；⑥模型分析，判斷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其在施工中的應(yīng)用效果；⑦生成房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化報(bào)告，提出優(yōu)化技術(shù)措施。

2.3 實(shí)際工程案例分析

2.3.1 工程案例簡介

該工程項(xiàng)目為普通的商業(yè)樓，地上建筑6 層，地下1 層，整體結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻。在建筑項(xiàng)目實(shí)施之初，在綜合考慮從施工現(xiàn)場的實(shí)際條件與業(yè)主要求后，決定對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且在優(yōu)化工程中積極采取計(jì)算機(jī)技術(shù)，保證各項(xiàng)優(yōu)化措施順利落實(shí)。

2.3.2 前期參與

在該項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員在整個(gè)工程的前期就積極推動(dòng)工程優(yōu)化內(nèi)容，能根據(jù)工程項(xiàng)目的具體要求與施工條件，對(duì)整體建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行科學(xué)取舍，最大程度上實(shí)現(xiàn)了施工的經(jīng)濟(jì)性。并且在工作中，設(shè)計(jì)人員重視與一線生產(chǎn)人員的交流，充分聽取一線人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建議，保證各項(xiàng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施能順利進(jìn)行落實(shí)。

2.3.3 概念分析

在該項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員充分認(rèn)識(shí)到不同房屋建筑結(jié)構(gòu)布局方式對(duì)設(shè)計(jì)效果的影響，因此在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)、概念設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。即在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，根據(jù)建筑既有的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提出多種概念，并將其貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的始終。例如在建筑抗震性能分析中，如果單方面依靠數(shù)據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算，則計(jì)算結(jié)構(gòu)不一定能真實(shí)反映建筑整體性能，而在概念設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)人員會(huì)將公式計(jì)算結(jié)果作為一種概念，并根據(jù)這種概念逐步把握建筑抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最終提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3.4 效益分析

在經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，建筑整體性能得到改善，并且工程造價(jià)與預(yù)期減低23.9%，提示項(xiàng)目優(yōu)化在該項(xiàng)目工程中得到良好應(yīng)用。

3 結(jié)束語

主要分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的相關(guān)問題，總體而言，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)能顯著提高建筑整體性能，但在實(shí)際工作中要重視對(duì)變量參數(shù)、工程條件等問題的掌控，確保能有效控制整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程，為獲得更好的施工結(jié)果奠定基礎(chǔ)。

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