房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討

李建超（湖南省長沙市望城區(qū)規(guī)劃建筑勘測設(shè)計(jì)院，湖南 望城 410200）

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房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討

李建超（湖南省長沙市望城區(qū)規(guī)劃建筑勘測設(shè)計(jì)院，湖南 望城 410200）

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平與質(zhì)量穩(wěn)步提升，人們對房屋結(jié)構(gòu)的要求也越來越高。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，能夠有效滿足人們對房屋建筑的基本需求，并且還能提高房屋建筑功能的完善程度?；诖耍疚氖紫确治隽私Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用與應(yīng)用注意事項(xiàng)，其次對優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，最后對某工程實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以供參考。

房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)；應(yīng)用

1　引言

近年來，隨著我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，建筑行業(yè)市場競爭日益加劇，此背景下，要想獲得更好的發(fā)展，建筑企業(yè)必須適當(dāng)改進(jìn)自身施工設(shè)計(jì)、施工工藝等，從而建造出美觀的、功能齊全的現(xiàn)代化建筑。其中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑工程中具有十分重要的作用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注其優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制施工整體結(jié)構(gòu)的目的，確保建筑項(xiàng)目整體施工質(zhì)量，減少施工成本，提升建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用與應(yīng)用注意事項(xiàng)

2.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用

2.1.1提升建筑的安全性

在優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要在嚴(yán)格遵循建筑結(jié)構(gòu)整體性與安全性原則下進(jìn)行。此外，為了有效提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須要對原先的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一定的優(yōu)化，并及時(shí)的修整方案中的不足與缺陷之處，從而有效規(guī)避結(jié)構(gòu)受力不合理問題的出現(xiàn)。根據(jù)我國部分項(xiàng)目結(jié)果顯示，在對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化之后，房屋項(xiàng)目總體施工成本要明顯低于原先方案，并且還有效確保了建筑項(xiàng)目工程的整體性能。

2.1.2減少工程造價(jià)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不僅需要確保建筑整體質(zhì)量，還需要重視建筑結(jié)構(gòu)施工成本，從而獲得最優(yōu)化建筑質(zhì)量成本，確保施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，依據(jù)我國一些相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)之后的建筑設(shè)計(jì)方案成本可降低10～30%。此外，在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，不僅提高了其結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，還使得建筑原材料性能得到了充分的發(fā)揮，從而有效降低了建筑的施工成本。

2.2應(yīng)用注意事項(xiàng)分析

2.2.1重視對工程項(xiàng)目的前期參與

設(shè)計(jì)階段是房屋建筑項(xiàng)目的核心部分，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，首先要重視工程項(xiàng)目的前期參與，并且還要將其合理融入房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，之后還需依據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，提出相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化建議，確保在項(xiàng)目初期階段，整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)就能夠較好的體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念。

2.2.2重視對內(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)過程中，設(shè)計(jì)人員需要高度重視房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并且還要將“優(yōu)化設(shè)計(jì)”思想落實(shí)到工程項(xiàng)目各環(huán)節(jié)中。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，并且還要根據(jù)優(yōu)化技術(shù)思想，提出多種解決措施，以避免工程后期拐角裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2.3重視與計(jì)算機(jī)等新型技術(shù)的融合

近年來，隨著信息化建設(shè)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與優(yōu)化技術(shù)的有效融合已成為未來工程項(xiàng)目發(fā)展的主要趨勢。基于不同工程項(xiàng)目中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)況，計(jì)算技術(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，其主要是通過獲取多種工程參數(shù)的方式來構(gòu)建工程結(jié)構(gòu)模型，從而使得技術(shù)人員能夠及時(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。

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

3.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1.1選擇參數(shù)變量

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了確保自身設(shè)計(jì)思想的科學(xué)性，設(shè)計(jì)人員為通常會(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)變化對整個(gè)工程的影響，再加上程度的復(fù)雜性，影響了正常的工程進(jìn)度。此情況下，在優(yōu)化分析環(huán)節(jié)中，如果設(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)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，則建筑結(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)。

3.1.2確定函數(shù)

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)在諸多相似的函數(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)人員通常會(huì)選擇事先所設(shè)定好的房屋橫截面尺寸與鋼筋尺寸面積最符合的函數(shù)，并在對該組函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行細(xì)致分析的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的施工成本。

3.1.3條件衡量

通常情況下，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保房屋建筑結(jié)構(gòu)的耐久性與穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)過程中，通常需要對房屋尺寸、結(jié)構(gòu)剛性、架構(gòu)穩(wěn)定性等諸多因素對房屋的影響進(jìn)行充分的考慮，并且還需要依據(jù)諸多設(shè)計(jì)要求，對施工條件進(jìn)行準(zhǔn)確的衡量，之后還要比較分析施工中的約束性條件與目標(biāo)，確保設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)指標(biāo)能夠滿足質(zhì)量控制規(guī)范要求，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。

3.2在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，建筑材料質(zhì)量對結(jié)構(gòu)整體性能存在重要的影響。在優(yōu)化應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員需要對以下事項(xiàng)進(jìn)行充分的考慮：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。②鋼結(jié)構(gòu)在本次工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用內(nèi)容，以及其中涉及的關(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，以及其中可能存在的可優(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通過計(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)以及其在施工中的應(yīng)用效果。⑦生成房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化報(bào)告，并提出優(yōu)化技術(shù)措施。

4　實(shí)際工程案例分析

4.1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)目建設(shè)初期階段，通過綜合考慮從施工現(xiàn)場的實(shí)際條件與業(yè)主要求，決定對整個(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)，以確保各項(xiàng)優(yōu)化措施的順利開展。

4.2前期參與

在該項(xiàng)目建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)人員在整個(gè)工程前期階段就積極實(shí)施了工程優(yōu)化內(nèi)容，并且在依據(jù)項(xiàng)目具體要求與施工條件的基礎(chǔ)上，對整體建筑結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了科學(xué)的選用，最大限度的實(shí)現(xiàn)了施工經(jīng)濟(jì)化目的。此外，在該項(xiàng)目建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)人員重視自身與一線生產(chǎn)人員之間的交流，充分考慮一線人員對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建議，確保各項(xiàng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施能順利進(jìn)行落實(shí)。

4.3概念分析

通過對該房屋建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)布局形式進(jìn)行綜合的考慮之后，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí)，對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)、概念設(shè)計(jì)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，也就是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，根據(jù)建筑既有的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提出了多種概念，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，如果單方面依據(jù)數(shù)據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算，則計(jì)算結(jié)構(gòu)不一定能夠真實(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，然后根據(jù)這種概念逐步把握建筑抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的。

4.4效益分析

在該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，其整體性能得到了有效的改善，且其工程造價(jià)比預(yù)期降低了23.9%，由此可以看出，在該項(xiàng)目工程中，優(yōu)化技術(shù)獲得了良好的應(yīng)用效果。

5　結(jié)語

總而言之，隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，人們對建筑工程提出了更高的要求，這使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域中的重要作用日益顯著。因此，設(shè)計(jì)人員必須對房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及系統(tǒng)性有一個(gè)清晰、明確的認(rèn)識(shí)，并且還要不斷提升自身專業(yè)能力與設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)水平的進(jìn)一步提高，從而實(shí)現(xiàn)我國建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

［1］費(fèi)慶松.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討［J］.工業(yè)設(shè)計(jì)，2015 （48）：73～74.

［2］程利婧，許博文.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（05）：78～80.

［3］吳 強(qiáng).房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的探討［J］.建材與裝飾，2013（29）：22～23.

李建超（1981-），男，工程師，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

TU318

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2095-2066（2016）09-0146-02

2016-3-12