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)用研究

龔瑤

【摘 要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化主要是針對在房屋設(shè)計的過程中所需要考慮的各個因素，能夠使房屋建筑設(shè)計中的各個因素如經(jīng)濟、實用、美觀、造價等方面得到很好地協(xié)調(diào)，使房屋中各個細部的設(shè)計都能滿足人們生活的需求，同時讓各個層面的設(shè)計都以方便于人、服務(wù)于人為目的，實現(xiàn)最大化的實用特點。在滿足人們生活需求的同時也要把經(jīng)濟和造價的因素考慮進去，合理進行建筑的造價設(shè)計，實現(xiàn)低價打造高質(zhì)量建筑的要求。本文主要對建筑結(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)用進行研究分析。

【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；有效應(yīng)用

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的作用

房屋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化就是在確保建筑質(zhì)量和安全的前提和基礎(chǔ)下，周密仔細地分析設(shè)計方案中的每個細節(jié)，并采用高超的技術(shù)與設(shè)計理念，控制工程造價。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化過后與沒有進行設(shè)計優(yōu)化相比較，投資經(jīng)費能夠縮減8%至22%之間不等，但是在實際操作的過程中，因為有很多的約束性因素，所以在實施的時候，會面臨很多的困難，從而不能夠完全的發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的優(yōu)越性。與之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比較，進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，能夠把建材的性能與機械設(shè)備的性能都充分的發(fā)揮出來。進行房屋優(yōu)化設(shè)計之后，工程造價的資金投入也會有效的降低，使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益，除此之外，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，可以把房屋結(jié)構(gòu)中的各個單元有機結(jié)合，提高了房屋的建筑質(zhì)量，對人們的居住環(huán)境也給予了重要的保障。因此，優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是房屋結(jié)構(gòu)具有好的實用性和經(jīng)濟性的重要途徑。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化步驟

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的應(yīng)用有四個基本步驟。

1、創(chuàng)建一個建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。在這個優(yōu)化模型中，首先要科學(xué)的、合理的選擇設(shè)計的變量，將影響建筑結(jié)構(gòu)本身的主要參數(shù)設(shè)置為變量。其次是結(jié)合建筑情況，確定與之相對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。再者是科學(xué)地確定與優(yōu)化設(shè)計相關(guān)聯(lián)的約束條件。2、科學(xué)選定優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)方案。3、依據(jù)可靠度設(shè)計應(yīng)用程序。4、全面分析相關(guān)問題，選擇好的方案。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

（一）根據(jù)房屋建筑的特征進行優(yōu)化

在設(shè)計上，建筑都具備復(fù)雜性和層次性的特征，尤其是超高層建筑。層次性涵蓋著建筑設(shè)計和安裝等幾個體系結(jié)構(gòu)，在每一個單獨的體系中都含有很多的下屬體系，設(shè)計者在設(shè)計房屋時，要適應(yīng)性的優(yōu)化每一個下屬體系，將房屋橫向性的聯(lián)系打破，進行相互疊加的工程；建筑的復(fù)雜性，主要是挑選建筑使用的材料和零部件。因此要想實現(xiàn)全面的設(shè)計優(yōu)化，要從整體進入。

（二）優(yōu)化下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

在建筑中有兩種樁基礎(chǔ)，一種是灌注樁，另一種是預(yù)制樁。因為在施工的時候，灌注樁的質(zhì)量較難掌握，操作起來也比較麻煩，施工進度較慢，所以在沉降滿足條件的情況下，可以加入預(yù)制樁的施工，從而縮減程序。但是設(shè)計人員也應(yīng)考慮到，預(yù)制樁在深入的過程中可能會產(chǎn)生斷樁，所以下部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需協(xié)調(diào)好施工現(xiàn)場的環(huán)境、土質(zhì)條件、材料造價等因素。

（三）協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了能夠更好的實現(xiàn)建筑本身的美觀與建筑結(jié)構(gòu)之間的最優(yōu)效果，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，要保證建筑的整體平面與整體結(jié)構(gòu)緊密的結(jié)合起來。要保證建筑結(jié)構(gòu)簡單整潔，墻體和支柱不出現(xiàn)錯位，截面的面積與高度要一致。設(shè)計樓梯時要考慮轉(zhuǎn)角區(qū)域，因為轉(zhuǎn)角區(qū)域受到的力比較多，所以要選擇要強度比較高的建筑材料，來緩解自身重量。整體上要使重、質(zhì)、剛?cè)恼_疊加，不要出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情形。

（四）對主體上部結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)優(yōu)化

就如同剪力墻結(jié)構(gòu)在構(gòu)建與建筑主體上部結(jié)構(gòu)設(shè)計相對應(yīng)的模型時，系統(tǒng)的優(yōu)化建筑體上部結(jié)構(gòu)，合理地設(shè)置剪力墻是整個過程的第一步，保證剪力墻有均勻的整體質(zhì)量，使平面剛度的中心點，與整體結(jié)構(gòu)重心重疊，從而來更好的減少風(fēng)力或者是地震對剪力墻的破壞。

在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，如果條件允許，可將墻肢長度拉長，這樣就能縮減墻肢數(shù)量，還能夠在與標(biāo)準(zhǔn)相符的同時，減少對混凝土的使用，節(jié)約建筑成本。剪力墻里有一些暗柱，這些暗柱都是使用一般性材料建造成的，如果我們可以采用較大的剪力墻，這樣就可以相應(yīng)的減少適用鋼筋的數(shù)量，節(jié)約相對應(yīng)的建筑成本。但是如果建筑本身不具有這種條件，而且要求較高的抗震抗壓效果，就不可以采用太大的剪力墻。

（五）優(yōu)化建筑的使用年限。工程在使用年限內(nèi)，對建筑的每一個階段，都需要詳細的做出與之相對應(yīng)的方案優(yōu)化，在設(shè)計房屋的結(jié)構(gòu)時，設(shè)計者必須要仔細觀察了解到每個階段所具有的特點，根據(jù)實際建筑的一些情況，來選用建筑優(yōu)化方式，從而對建筑的整體使用年限進行優(yōu)化，這樣在保證建筑的質(zhì)量的同時，也能提高建筑企業(yè)的利益收入。

（六）對細部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。在沒有具體的數(shù)值進行考核量化的時候，我們可以采用概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。比如說，在對地震的強烈程度設(shè)置防護的時候，由于它具有的一定的不確定性，所以我們可能沒有辦法找到與之相對應(yīng)的計算公式，在這種情況下進行設(shè)計優(yōu)化時，我們可以運用概念設(shè)計這種方法，將相應(yīng)的數(shù)值查找出來，根據(jù)數(shù)值量化考核，形成一種參考模式，輔助進行細部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，與此同時，相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計時，一定要合理的、靈活的運用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，從而獲得做好的效果。

在進行設(shè)計的時候，一定要對細部結(jié)構(gòu)進行相對應(yīng)的優(yōu)化，比如說，現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，它的拐彎處會比較容易出現(xiàn)裂縫，我們可以把它簡化成矩形板，然后在合理的選擇鋼筋，在滿足細部結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，做到既安全又經(jīng)濟的目的。

（七）結(jié)構(gòu)與建筑、排水的優(yōu)化設(shè)計。房屋結(jié)構(gòu)不僅僅涉及到結(jié)構(gòu)問題，它與房屋的整體建筑和內(nèi)部的排水設(shè)施具有緊密的聯(lián)系。在具體設(shè)計過程中，一定要盡量保證其與整體平面的協(xié)調(diào)配合，打造精美的外在形態(tài)，科學(xué)設(shè)置結(jié)構(gòu)樣式。在對建筑柱及墻進行布設(shè)的時候，還要使其功能與房屋建造功能保持一致，簡單的設(shè)置建筑系統(tǒng)，避免出現(xiàn)墻柱錯位現(xiàn)象，并控制好房屋的建材資源使用量，減輕電梯自重，避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)情況。

排水功能是房屋建筑的重要項目之一，尤其在具體施工中會涉及到大量的機械設(shè)施，且其負載強度更大，給排水管道類型較多，粗細不同。因此，在設(shè)計過程中一定要對其進行嚴(yán)格判斷，盡可能的保證水泵房位于地下室區(qū)域中，使預(yù)留孔大小尺寸符合預(yù)埋要求。在此基礎(chǔ)上，還要減少水平方向出現(xiàn)管線貫穿柱、梁等結(jié)構(gòu)的可能性，使結(jié)構(gòu)布置與管網(wǎng)系統(tǒng)更加協(xié)調(diào)。

四、結(jié)語

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法是相當(dāng)重要的，因為科學(xué)的、正確的采取一個合理有效的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，不僅能夠達到與之相對應(yīng)的技術(shù)方面的要求，還能有效地縮減經(jīng)濟方面的損耗?，F(xiàn)今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化已經(jīng)在房屋結(jié)構(gòu)中的諸多方面得到了應(yīng)用，我們通過對房屋建筑的局部性與整體性、下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、建筑主體上部結(jié)構(gòu)、建筑的壽命與階段性、細部結(jié)構(gòu)等處進行了優(yōu)化，以及保持建筑優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化相協(xié)調(diào)，這些都是為了能夠把建筑設(shè)計優(yōu)化應(yīng)用到房屋建筑設(shè)計當(dāng)中，在滿足人們的需求的同時也縮減了建筑成本，使建筑企業(yè)更好地發(fā)展。

參考文獻：

[1]體月強，都明.試論結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用.科技與企業(yè)2012（08）.

[2]孫有果.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用探討.科技致富向?qū)?2011（26）.

[3]鄭智立，樂肖軍.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用.中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2011（04）.

[4]饒遠文.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用.價值工程.2010（09）.