淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與把控

趙亞威 王松領(lǐng)

商丘市弘基建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司

淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與把控

趙亞威 王松領(lǐng)

商丘市弘基建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司

近些年，隨著大家收入水平的不斷提升，對(duì)生活品質(zhì)和居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，而市場(chǎng)原材料價(jià)格及人工成本一直在漲，開(kāi)發(fā)商利潤(rùn)越來(lái)越薄。開(kāi)發(fā)商若想一味迎合人們對(duì)房屋的胃口，通過(guò)增加建設(shè)資金的投入是最直接的辦法，然而這樣會(huì)導(dǎo)致地產(chǎn)公司無(wú)法獲取更高的利潤(rùn)，甚至影響整個(gè)公司的資金鏈運(yùn)作。因此選擇通過(guò)優(yōu)化技術(shù)來(lái)降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成本，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。文章重點(diǎn)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化做闡述，以分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法運(yùn)用的重要性。

建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化；方法

在建筑行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力日趨激烈的同時(shí)，建筑企業(yè)所面臨的壓力及挑戰(zhàn)也是巨大的，為了能夠最大化的提高企業(yè)實(shí)力，搶占市場(chǎng)份額，將建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可刻不容緩的，只有這樣從能從根本上為房屋建筑提供安全性保障，同時(shí)建筑外觀也能呈現(xiàn)出更加美觀的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，觀賞性也相對(duì)增強(qiáng)。在房屋建筑施工中，將結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是必不可少的，而合理有效的優(yōu)化方案不僅能夠提高建筑物的安全性及穩(wěn)定性，更能夠降低施工成本，從而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，不僅能夠提升建筑物的使用價(jià)值，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中，節(jié)省建筑單位的資金投入，降低建設(shè)成本。建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)相比，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益、為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。通過(guò)優(yōu)化配置建筑施工過(guò)程中的各種資源，如建筑材料、結(jié)構(gòu)布局，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)布局的有效結(jié)合，共同發(fā)揮更優(yōu)作用，建筑物的面積隨著建筑物層數(shù)的增加而增加，而要想保證建筑物的良好設(shè)計(jì)效果、穩(wěn)定性和可靠性，建筑物的單位面積造價(jià)也會(huì)隨之升高。通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，便可以在這些因素之間找到協(xié)調(diào)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最佳的方案設(shè)計(jì)。

2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法

2.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)體系

類型建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)有著重大的影響。較為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型有如下三種：(1)剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)于高層住宅建筑，這種結(jié)構(gòu)形式相比短肢剪力墻的抗震級(jí)別要高，軸壓比也有優(yōu)勢(shì)，比短肢墻構(gòu)造鋼筋使用量要省。(2)框架結(jié)構(gòu)，具有大開(kāi)間、布局靈活性強(qiáng)和工期短、主體造價(jià)成本上的優(yōu)勢(shì)。(3)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，即在框架結(jié)構(gòu)中合理進(jìn)行一定數(shù)量剪力墻的布置，這種結(jié)構(gòu)合理，適用能力強(qiáng)，而且能夠應(yīng)對(duì)各種不同的變形壓力，是一種抗側(cè)力較好的結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)體系各具優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇結(jié)構(gòu)體系的時(shí)候，不能片面認(rèn)為造價(jià)最低的方案就是最科學(xué)合理的方案，而是我們必須結(jié)合建筑使用上的功能需求，以及甲方的投資預(yù)算和施工技術(shù)等多方面條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的綜合比較與分析，將投資與收益相平衡，根據(jù)工程的客觀實(shí)際情況選擇最為合適的結(jié)構(gòu)體系。

2.2 結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)

(1)選擇變量。設(shè)計(jì)師在實(shí)施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，能夠把所有影響設(shè)計(jì)方案的數(shù)值作為設(shè)計(jì)變量，比如項(xiàng)目目標(biāo)控制參數(shù)與限制參數(shù)等。假如設(shè)計(jì)師選取影響原因少或者改變的幅度相對(duì)小的參數(shù)作為變量，將會(huì)使房屋建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和編程等方面工作的難度降低，幫助設(shè)計(jì)師找到滿足設(shè)計(jì)需求和目標(biāo)的有關(guān)數(shù)據(jù)。

(2)確定目標(biāo)函數(shù)。在實(shí)施構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，相關(guān)人員一定要找尋一組可以滿足有關(guān)預(yù)定條件的截面相關(guān)幾何尺寸、鋼筋的截面積和相關(guān)的失效概率函數(shù)，達(dá)到項(xiàng)目造價(jià)最小化。

2.3 概念設(shè)計(jì)與細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化相結(jié)合

在缺乏詳細(xì)數(shù)據(jù)的情況下，我們可以通過(guò)概念設(shè)計(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。例如，在對(duì)建筑物的抗震能力進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)榈卣鸬膹?qiáng)度是不確定因素，我們無(wú)法找到與之對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法，因此，就可以引入概念設(shè)計(jì)的方法，將數(shù)值作為輔助依據(jù)。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，從而使優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到最佳效果。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)結(jié)構(gòu)的西部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如，在進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土施工中，異形板料的彎曲部位十分容易開(kāi)裂，為此，我們可以將其簡(jiǎn)化為矩形板，再選擇鋼筋，這樣就可以降低凝土開(kāi)裂的概率，既能滿足建筑物結(jié)構(gòu)的基本需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)安全和經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

2.4 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直接影響到房屋構(gòu)造的整體作用與穩(wěn)定，所以在基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計(jì)程序中要全面運(yùn)用建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。對(duì)地基地質(zhì)、樁基種類、基礎(chǔ)構(gòu)造等方面的設(shè)計(jì)實(shí)施全面地控制，科學(xué)確定樁基項(xiàng)目的方式，掌握樁身長(zhǎng)度與直徑，優(yōu)化基礎(chǔ)構(gòu)造的方案，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)與資金投入的平衡點(diǎn)進(jìn)行確定。在全面實(shí)施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提高與確保房屋整體構(gòu)造強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.5 節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化需要以綠色建筑理念為基礎(chǔ)，并主動(dòng)運(yùn)用設(shè)計(jì)學(xué)中的方法。主要內(nèi)容：①為了使房屋具有優(yōu)良的采光性，要結(jié)合項(xiàng)目所處的地理部位、氣候條件和當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃的現(xiàn)實(shí)狀況和要求，實(shí)施針對(duì)性的選擇建筑的朝向。這樣房屋不但能夠確?？梢越邮艿礁鼮楹侠淼年?yáng)光照射，也為室內(nèi)通風(fēng)奠定了更為堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)；②對(duì)于建筑的美觀，盡量不要和寒風(fēng)呈90°。這種做法不僅能夠最大程度的降低熱量損耗，并且可得到高效節(jié)能的優(yōu)良效果。

綜上所述，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，不但要對(duì)建筑本身的作用給予保障，還要使工程投入的資金可以有效地控制好。開(kāi)發(fā)商和建筑企業(yè)，不能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益予以太多的關(guān)注，在尋求經(jīng)濟(jì)利益經(jīng)過(guò)中絕對(duì)不能夠經(jīng)過(guò)降低質(zhì)量規(guī)范，削弱技術(shù)功能和縮減建材等形式。

[1]李能能，董斌.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].建筑設(shè)計(jì)管理，2013，12：73-75.

[2]胡天水.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[J].中華民居(下旬刊)，2013，04：45-46.

[3]周宏偉.芻議房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用[J].四川水泥，2014，12：283+286.