建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的應用研究

盧永興

北京建工建筑設計研究院青海分院

建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的應用研究

盧永興

北京建工建筑設計研究院青海分院

建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法是順應建筑行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，也是市場經(jīng)濟條件下對資源配置提出的新要求，其為房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計提供了重要的參考，具有不可估量的參考價值。在實際應用中針對建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的具體要求，在后續(xù)設計階段需要從具體情況入手，按照設計要點進行落實，最終實現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理化應用?；诖吮疚姆治隽私ㄖY(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的應用。

建筑結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化方法；應用

1 建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化要求

房屋建筑結(jié)構(gòu)的布置和方案設計有很多種，對于統(tǒng)一建筑而言，可以選擇不同方案進行落實。對于已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)布置的方案建筑，在分析和落實階段，需要考慮相同荷載力的影響，選擇不同分析方式。此外房屋建筑結(jié)構(gòu)設計對參數(shù)指標有嚴格的要求，選擇用的建筑材料和荷載指標直接對房屋建筑產(chǎn)生影響，都是由設計人員決定的，設計人員的經(jīng)驗發(fā)揮重要的作用，經(jīng)驗豐富的設計人員需要對建筑情況進行全面的考慮，作出合理的判斷，選擇靈活的設計方案。

2 房屋結(jié)構(gòu)設計運用優(yōu)化方法的重要意義

在常規(guī)的結(jié)構(gòu)設計中注重質(zhì)量安全的問題，但多數(shù)結(jié)構(gòu)設計在保障安全質(zhì)量卻忽略了建筑中的工程成本問題，造成造價過高，約15%左右。而且在現(xiàn)代審美角度中缺乏觀賞性，對現(xiàn)代建筑企業(yè)的設計考察中，多數(shù)保守設計，頗為傳統(tǒng)的設計風格中規(guī)中矩，沒有為城市建設帶來欣賞元素。這樣的設計理念不能跟隨時代發(fā)展，也無法達到現(xiàn)代社會對于房屋建設的心理預期。那么在與時俱進的建筑領域，為滿足現(xiàn)代社會對房屋建設的需求，建筑結(jié)構(gòu)中設計優(yōu)化方法在應用于房屋結(jié)構(gòu)的設計中就顯得格外重要。因為這種優(yōu)化的方法可以將美觀價值，注入經(jīng)濟實用的房屋建設中，并且在節(jié)約建筑材料從而降低工程造價，使房屋建筑結(jié)構(gòu)的價值得到體現(xiàn)。與此同時，在使用了建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法后，實際建造成本僅為原有建筑成本的70%，使得優(yōu)化后的建筑更加注重建筑資源的優(yōu)化配置，從而讓建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益得到顯著提高。而基于設計中對資源的優(yōu)化，降低了碳排放從而促進了環(huán)境保護。因此，建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中具有美化性、經(jīng)濟性、環(huán)保性的重要作用。

3 建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的應用

3.1 對建筑結(jié)構(gòu)整體與局部的優(yōu)化

在進行房屋的建筑設計過程中存在著復雜性、層次性這兩個特點。首先，從房屋建筑結(jié)構(gòu)的復雜性來說，要注意選擇建筑材料，材料必須符合使用標準，還要結(jié)合具體情況，選擇建筑結(jié)構(gòu)類型；其次，從建筑結(jié)構(gòu)設計的層次性來說，要對建筑內(nèi)部做出整體優(yōu)化，可從建筑局部的結(jié)構(gòu)設計、建筑使用設備、電氣設計、安裝體系等方面著手。除此之外，可將整體結(jié)構(gòu)設計與局部結(jié)構(gòu)設計同時進行優(yōu)化，由此形成一個綜合性的結(jié)構(gòu)體系，這樣一來能夠使房屋的安全性與合理性得到提升，而且能夠減少不必要的浪費，另外，要盡力保證建筑結(jié)構(gòu)整體的協(xié)調(diào)優(yōu)化，保證建筑的截面面積與建筑高度相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)墻位錯誤的現(xiàn)象，在設計過程中，還可以適當運用幾何結(jié)構(gòu)，從而使建筑達到簡潔、美觀的視覺效果。在電梯和樓梯的設計過程中，要保證其穩(wěn)固性，可以在減輕其自身重力的同時注意對材料的選擇(選擇承重能力較強的材料)。無論是進行整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化還是局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化都需要制定出合理的結(jié)構(gòu)方案，另外，“部分決定整體”，設計人員可通過先做好局部設計方案，經(jīng)過整合之后再完成整體設計，達到局部帶動整體的效果。

3.2 上部建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化應用

房屋結(jié)構(gòu)的上部優(yōu)化過程中，應當合理規(guī)劃剪力墻的設置，從而使剪力墻具有均勻的質(zhì)量。從而在同一樓層內(nèi)的幾何中心與剛度中心能夠重合，以便于提高結(jié)構(gòu)的抗震和抗風力能力，使不利影響降低到可以控制的最低水平，最終保障房屋建筑的工程質(zhì)量。假設房屋類型較為適宜，應當增加剪力墻的肢長，使房屋的使用空間得到優(yōu)化，從而減少墻肢的數(shù)量，保證房屋室內(nèi)美觀的同時，也減少了建筑材料的使用。這樣的優(yōu)化方法不僅能夠保證房屋質(zhì)量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)建筑資源的節(jié)約。但是需要對當?shù)丨h(huán)境進行嚴格的勘察，如果當?shù)氐膮^(qū)域地質(zhì)情況并不理想，就需要以房屋的抗震標準為控制前提，進行建筑優(yōu)化方案，那么也就不能使用大開間的剪力墻優(yōu)化設計方案。

3.3 下部地基基礎結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計

這對建筑工程下部地基基礎結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計的過程中，設計人員必須選擇合適的設計方案，比如，結(jié)合建筑工程實際施工情況選擇最佳的樁基礎類型，盡量降低施工工程造價，在按照樁基礎頂端持力層的厚度對灌注樁的長度進行科學合理的選擇，對集中優(yōu)化設計方案進行合理的對比，進一步選擇出最優(yōu)化的設計方案。根據(jù)地建筑工程實際情況來講，如果需要同時滿足總沉降、不均勻沉降以及地基承載力的要求，使用天然基礎會比使用樁基礎更好，并且施工方法簡單，施工時間短，所使用的費用也相對便宜，不失為一個好的選擇。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)的優(yōu)化

出于美觀和合理性的考慮，對于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，首要的是考慮建筑的整體結(jié)構(gòu)中的平面結(jié)構(gòu)的問題，不僅要簡潔，還要保證墻體于支柱之間的錯位不能發(fā)生。在拐角區(qū)，由于受力較多，因此多選用高和強的建筑材料擔任承重材料，達到降低自重的目的。整體結(jié)構(gòu)的設計中要考慮的是重心、剛心和質(zhì)心，尤其是排水系統(tǒng)的設置，可能要對許多機械設備的荷載能力和荷載強度進行考慮，將排水系統(tǒng)的設置放在地下室內(nèi)，確保管道的預留尺寸和深度相吻合，降低水平方向的管線，將管道穿過承重墻后，采取加固的措施予以穩(wěn)固，可以從整體上保證結(jié)構(gòu)和管道網(wǎng)的協(xié)調(diào)性，發(fā)生管道繞梁的概率較低。

總之，在建筑工程中需要在滿足在建筑結(jié)構(gòu)長遠效益的前提下，需要最大程度減少建筑結(jié)構(gòu)近期投資，提結(jié)構(gòu)設計本身的可靠性和合理性，因此進一步加強研究非常有必要。

[1]王鵬.建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的實際應用分析[J].中國建材科技，2014，04：162-163.

[2]李貴江.建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化設計新方法探析[J].江西建材，2017，02：82+87.

[3]張浩，孟玲輝.建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法的應用研究[J].四川水泥，2016，04：87.