建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法隨著建筑設(shè)計(jì)的研究發(fā)展已經(jīng)取得了長遠(yuǎn)的進(jìn)步，本文重點(diǎn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上分析了該方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用，供相關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋

一、前言

目前，雖然房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)較為科學(xué)化，但是依然存在著若干問題，因此有必要對(duì)目前存在的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以此來改進(jìn)房屋在施工和使用過程中存在的問題，以提高房屋的穩(wěn)定性。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求

1、體現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)內(nèi)涵，滿足環(huán)保理念

近年來，國家對(duì)于每一個(gè)行業(yè)都提出了可持續(xù)發(fā)展的要求，因此在行業(yè)發(fā)展的過程中，節(jié)能也是其中非常重要的方面。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化環(huán)節(jié)，可采用節(jié)能的原材料，從建筑的整體框架中進(jìn)行著手，最為典型的措施包括排水硬件設(shè)備的優(yōu)化以及門窗材料的環(huán)保優(yōu)化等。因此通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以在滿足建筑的基本功能的需求上減少建筑的能源消耗，以及降低建筑的“二次污染”導(dǎo)致的危害。

2、控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性

如今，隨著節(jié)約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的提出，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中，質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)是緊密結(jié)合在一起的。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，一方面需要考慮建筑的質(zhì)量以及安全性，另外一方面也需要考慮到建筑的成本，而優(yōu)化設(shè)計(jì)也需要以技術(shù)為基礎(chǔ)，不能忽略最根本的因素。

3、將各種安全要素考慮周全

建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一個(gè)最起碼的要求便是安全性。對(duì)結(jié)構(gòu)的功能、經(jīng)濟(jì)等方面在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，安全性是最為重要的組成成分。目前很多設(shè)計(jì)人員在考慮建筑的功能以及經(jīng)濟(jì)方面的問題時(shí)，并沒有考慮到建筑的安全性能，這樣的設(shè)計(jì)無疑是顧此失彼，甚至違背了建筑最為根本的設(shè)計(jì)原則。

4、滿足結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的功能需求

從建筑的本質(zhì)而言，建筑設(shè)計(jì)的目的是為客戶提供最為優(yōu)質(zhì)的生活以及娛樂條件。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們消費(fèi)水平的提高，建筑的功能也出現(xiàn)了新的變化，所以從現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)來講，美觀和實(shí)用性是優(yōu)化方面非常重要的因素，但是這些因素都是基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體方法

1、地基是建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)

地基對(duì)建筑物的穩(wěn)定性起著決定性的作用。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的地基設(shè)計(jì)時(shí)，要因地制宜，具體情況具體分析。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)地基的設(shè)計(jì)的優(yōu)化首先是要選擇合理的優(yōu)化方案，如果是基礎(chǔ)較深，那么就需要對(duì)擬建工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況進(jìn)行全面仔細(xì)的勘察，然后再綜合其他現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的各種因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計(jì)。

2、砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

磚砌體在房屋建筑結(jié)構(gòu)中主要擔(dān)負(fù)著抵抗側(cè)向位移和承重的作用，它的布置方式較為多變，但是在躍層結(jié)構(gòu)或受力過大的結(jié)構(gòu)中并不適宜。通常應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行以下方面的優(yōu)化：優(yōu)化平立面結(jié)構(gòu)，保證建筑形體的規(guī)則性，抗側(cè)力構(gòu)件平面布置宜規(guī)則對(duì)稱，側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化?？v向抗震墻體在建筑整體中，必須保證有三條以上，合理規(guī)劃門窗的開口規(guī)格，一般要將寬度控制在2m或2m以下，這樣的設(shè)計(jì)有利于增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

3、建筑底部剪力墻的設(shè)計(jì)優(yōu)化

處于房屋建筑底部位置的框架剪力墻因?yàn)榫哂胸Q直方向抵抗側(cè)力部件的不連續(xù)性，所以就增加了受力出現(xiàn)不平衡的因素，因此增加了對(duì)建筑平面的設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該盡最大可能將承重墻放置于框架梁之上，如果受到具體條件限制而只能放置于次梁時(shí)，就必須要將主梁與框架梁的鋼筋配置適度增大，使放置承重墻的樓板厚度增加。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中需要樓板錯(cuò)層時(shí)，必須要慎重，而且是在選用質(zhì)量較輕的板層填充材料時(shí)才可以進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)。

4、剪力墻的設(shè)計(jì)優(yōu)化

對(duì)剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中連梁是最為重要的環(huán)節(jié)。如果將連梁的剛度增加，就一會(huì)產(chǎn)生增加建筑結(jié)構(gòu)地震作用的情況，同時(shí)也就造成了連梁與墻肢的內(nèi)部受力分配大幅度增加，這種情況下就應(yīng)該將此處構(gòu)件的鋼筋配置適度增加，從而使建筑材料避免不必要的浪費(fèi)。所以，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)該選擇將大剛度窗下墻當(dāng)做連梁的設(shè)計(jì)。應(yīng)該選擇的設(shè)計(jì)方式是把連梁設(shè)計(jì)成剛度與截面較小的弱連梁，并且在達(dá)到結(jié)構(gòu)的剛度與變形程度要求的條件下，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與變形能力等多方面思考，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行合理的布置。一般來說，剪力墻設(shè)計(jì)越多，建筑結(jié)構(gòu)也就具有更大的抗側(cè)力，從而減少建筑結(jié)構(gòu)的位移，卻導(dǎo)致了地震力的增大?；谝陨系目紤]，進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)時(shí)必須要掌握對(duì)稱、分散和均勻的基本理念，以水平位移限度為準(zhǔn)來控制剪力墻的數(shù)目。

5、房屋建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)優(yōu)化

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，不但要關(guān)注整體設(shè)計(jì)，也應(yīng)該對(duì)各個(gè)細(xì)部結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)給予重視，比如進(jìn)行現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到去除拐角裂縫與結(jié)構(gòu)受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大，如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當(dāng)減少鋼筋配置，從而更加便于施工和達(dá)到控制工程造價(jià)的目的。在有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化方面，也可以增加對(duì)現(xiàn)代化高科技的利用。如今計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)形式已經(jīng)在建筑工程設(shè)計(jì)行業(yè)得到了廣泛的運(yùn)用，基于計(jì)算機(jī)軟件對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行模型化的分析，更加直觀而準(zhǔn)確。因此人工設(shè)計(jì)配合計(jì)算機(jī)的運(yùn)用進(jìn)行房屋建筑工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)該得到更加有力的推廣。

四、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際運(yùn)用

1、整體優(yōu)化和局部優(yōu)化。項(xiàng)目建筑的設(shè)計(jì)都具備層次性及復(fù)雜性兩方面的特點(diǎn)。以層次性來看，其一般包含建筑的設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系及安裝設(shè)計(jì)體系等，每一個(gè)體系內(nèi)又囊括了多個(gè)下屬體系。進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)各個(gè)下屬系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將各個(gè)布局間的橫向關(guān)聯(lián)沖破，疊加工程；以復(fù)雜性看來，其一般包含建筑原料選取、零部件選取、結(jié)構(gòu)類型選取等內(nèi)容。所以，對(duì)于任一房屋建筑來講，就應(yīng)從整體進(jìn)行優(yōu)化，方可實(shí)現(xiàn)真正的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2、 優(yōu)化和分階段優(yōu)化。優(yōu)化和分階段優(yōu)化是設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)非常重要的方面，由于設(shè)計(jì)師從多個(gè)方面共同著手，因此在優(yōu)化的過程中可以針對(duì)每一個(gè)方案進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員按照各個(gè)階段的特征進(jìn)行方案的挑選，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程的壽命優(yōu)化，既保證了施工的質(zhì)量，也增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3、樁基礎(chǔ)優(yōu)化。樁基礎(chǔ)可以劃分為灌注樁及預(yù)制樁兩種樁型。在房屋建設(shè)的過程中，在進(jìn)行灌注樁的施工中，由于灌注較難控制，而且施工的操作較為復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)的過程中需要有多方面的考慮。應(yīng)利用預(yù)制樁進(jìn)行施工。由于施工中樁基的不斷深入，而其中的摩擦也在不斷的增大，所以，應(yīng)盡量選取長度較大的預(yù)制樁。

4、對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。想要對(duì)房屋建筑上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型建立及優(yōu)化，首先應(yīng)合理布設(shè)剪力墻。保證剪力墻的質(zhì)量均勻，使對(duì)稱樓層的平面剛度中心點(diǎn)同樓層的結(jié)構(gòu)重心相重合，從而削減地震、風(fēng)力等外部荷載作用的扭轉(zhuǎn)影響。假如房屋類型允許，盡可能應(yīng)用大開間的剪力墻構(gòu)造，同時(shí)增加剪力墻的墻肢長，這樣，不但可以縮減墻肢的數(shù)量，同時(shí)還能夠在保證剛度符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上降低混凝土使用數(shù)量。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文重點(diǎn)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化細(xì)節(jié)進(jìn)行了探索，最后針對(duì)民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，目的是提高建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

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