房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

賀 彬

河北大地建設(shè)科技有限公司

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

賀 彬

河北大地建設(shè)科技有限公司

本文以房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法為出發(fā)點(diǎn)，闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用及意義，從建筑結(jié)構(gòu)模型、計(jì)算方法及程序選擇和房屋建筑結(jié)構(gòu)選擇等方面，探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施，并對用地面積、工程造價(jià)和高層建筑的結(jié)構(gòu)合理性等方面，分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中需要注意的問題，以期為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性提供參考價(jià)值。

房屋結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

1 前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的改善，人們對房屋建筑安全性、實(shí)用性、美觀性和經(jīng)濟(jì)性的要求也越來越高，而房屋建筑結(jié)構(gòu)作為影響房屋功能與質(zhì)量的直接因素，對其設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化則顯得尤為關(guān)鍵。因此，探討房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，對滿足人們在房屋建筑功能及審美方面的需求有著重要的意義。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要指在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，堅(jiān)持設(shè)計(jì)理念的完善與創(chuàng)新，采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方案選擇合適的設(shè)計(jì)方法，以保證房屋建筑結(jié)構(gòu)到到最佳效果。房屋建筑優(yōu)化主要包括房屋基礎(chǔ)、房屋支護(hù)部分和房頂?shù)?，保證優(yōu)化設(shè)計(jì)體現(xiàn)在每個(gè)細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)從整體到部分的全面優(yōu)化。同時(shí)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師需要綜合考慮房屋位置、結(jié)構(gòu)選型、工程造價(jià)和結(jié)構(gòu)受力等方面因素，依據(jù)工程建設(shè)施工情況既房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性，選擇最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)師需要把握好如下幾個(gè)方面：①房屋建筑的平面結(jié)構(gòu)需要平整，體現(xiàn)建筑對稱沒，減少建筑建造質(zhì)量和剛性結(jié)構(gòu)間的差異，確保房屋建筑在承受水平作用力時(shí)，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生扭曲；②房屋建筑承重結(jié)構(gòu)需要設(shè)計(jì)為豎直貫通形式，增強(qiáng)房租建筑在豎直方向上的承受能力；③保持房屋建筑原有轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，既避免外來壓力過于集中，又可以降低建設(shè)成本；④房屋建筑豎直方向剛性設(shè)計(jì)需要體現(xiàn)層次性變化，防止因剛性結(jié)構(gòu)的角度突變而無法有效轉(zhuǎn)移壓力，降低房屋建筑的抗壓性能。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用及意義

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)房屋建筑在美學(xué)、功能與經(jīng)濟(jì)等方面的價(jià)值，節(jié)約房屋建筑建設(shè)成本，保護(hù)房屋建筑周圍生態(tài)環(huán)境，使房屋建筑綜合效益得到最大化的體現(xiàn)。建設(shè)單位與施工單位在房屋建設(shè)中的目的是保證房屋使用性能，降低房屋工程設(shè)計(jì)與施工成本，避免各項(xiàng)施工資源的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，而只有滿足用戶對房屋建筑堅(jiān)固耐用、美觀和舒適等方面的需求，才能真正實(shí)現(xiàn)參建單位的目的。

相對于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以降低30%的房屋建造成本，并通過資源的合理配置，協(xié)調(diào)房屋建筑內(nèi)部的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，使其相互配合，共同發(fā)揮房屋建筑的功能。同時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以推動(dòng)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善，在創(chuàng)新與改革設(shè)計(jì)方式的基礎(chǔ)上，以最合理有效的設(shè)計(jì)方案，保證房屋建筑安全性能滿足要求標(biāo)準(zhǔn)，避免用戶生命與財(cái)產(chǎn)受到危害。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的措施

(1)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施。建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)優(yōu)化措施主要包括三個(gè)方面：①選擇變量。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，可以將任何影響設(shè)計(jì)方案的數(shù)值作為設(shè)計(jì)變量，例如工程目標(biāo)控制參數(shù)（包括結(jié)構(gòu)造價(jià)參數(shù)與損失期望參數(shù)等）和約束參數(shù)（包括結(jié)構(gòu)可靠度參數(shù)）等。如果設(shè)計(jì)師選擇影響因素少或者變化的幅度較小的參數(shù)作為變量，將會(huì)降低房屋建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算與編程等方面工作的難度，幫助設(shè)計(jì)師找到滿足設(shè)計(jì)要求與目標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)。②確定函數(shù)。設(shè)計(jì)師需要在很多組較為相似函數(shù)中，選擇出最為合適的一組函數(shù)，保證其房屋建筑鋼筋與橫截面尺寸符合設(shè)計(jì)要求，并分析所選函數(shù)的性質(zhì)，最大程度上降低房屋建筑的建設(shè)成本。

(2)計(jì)算方法及程序選擇的優(yōu)化措施。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，涉及到許多的計(jì)算程序，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程即為對復(fù)雜變量與各項(xiàng)設(shè)計(jì)條件進(jìn)行計(jì)算的過程。設(shè)計(jì)師在推理驗(yàn)算各種數(shù)據(jù)的過程中，需要充分考慮各種約束條件的適用性，確保在沒有附帶各種約束條件下得到計(jì)算結(jié)果，提高計(jì)算結(jié)果的參考價(jià)值。在房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可以采用的計(jì)算方法有很多種，如復(fù)合形法、拉氏乘子法和Powell法等，每種計(jì)算方法都有其優(yōu)勢和不足，設(shè)計(jì)師需要依據(jù)設(shè)計(jì)需求，選擇簡便可行的計(jì)算方法，以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間與精力。在確定合適的計(jì)算方法后，設(shè)計(jì)師還需要選擇最佳設(shè)計(jì)程序，保證其滿足運(yùn)轉(zhuǎn)高效、功能強(qiáng)大和用途全面等要求。

(3)房屋建筑的結(jié)構(gòu)選擇。由于房屋建筑的工程投入與其結(jié)構(gòu)類型密切相關(guān)，所以房屋建筑的結(jié)構(gòu)選擇尤為重要，設(shè)計(jì)者需要認(rèn)真分析房屋建筑結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)，進(jìn)行房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。①抗風(fēng)墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)方式在高層建筑中的應(yīng)用非常廣泛，其主要是應(yīng)用混凝土作為基礎(chǔ)，房屋建筑的抗震性能極佳，并且降低了鋼筋材料的使用，有效節(jié)約了施工資源；②框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在房屋建筑布局靈活性與造價(jià)低廉等方面有顯著優(yōu)勢，但是房屋建筑的柱結(jié)構(gòu)截面較大，抗震能力比較低。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中需要注意的問題

(1)工程造價(jià)的問題。隨著樓層建筑高度的增加，不僅設(shè)計(jì)和施工難度加大，而且建筑材料的質(zhì)量及其使用量也在增加，相應(yīng)的工程造價(jià)成本也不斷提高。因此，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)需要將節(jié)約施工材料，控制工程造價(jià)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中，保證設(shè)計(jì)優(yōu)化后的合理性與經(jīng)濟(jì)性。

(2)結(jié)構(gòu)合理性的問題。房屋建筑層數(shù)的不斷增加，既會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，以及工程造價(jià)的增加，又會(huì)使建筑出現(xiàn)太陽光的直射不足、抗震性能下降和供水供暖比較困難等新問題，這些問題不但影響房屋建筑的使用功能，而且影響人們生活的舒適性。因此，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，需要綜合考慮多方面的因素，選擇合適的設(shè)計(jì)施工方案，滿足人們的心理需求和實(shí)際生活需求。

5 結(jié)束語

總之，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，設(shè)計(jì)師需要全面考慮施工條件、周圍環(huán)境、設(shè)計(jì)可行性和施工成本等多方面的因素，做好建筑結(jié)構(gòu)模型、計(jì)算方法及程序選擇和統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析等方面的工作，保證設(shè)計(jì)優(yōu)化方案滿足建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)與要求，保證房屋建筑的施工質(zhì)量與施工效率，為人們創(chuàng)造舒適的居住環(huán)境。

[1]王也.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[J].中華民居(下旬刊),2013(3):81～82.

[2]范國興.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)用研究[J].雞西大學(xué)學(xué)報(bào),2014(8):23～25.