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

方君娟

摘 要：隨著我國人民生活水平的提高，人們對住房條件也有了越來越高的要求。人們也愈發(fā)重視房屋是否舒適、美觀，以及是否具有經(jīng)濟(jì)性。如今房屋建筑施工周期較長，施工難度較大。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，可應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，使施工更加便利，并且對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以兼顧到建筑的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。文章就建筑結(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)用展開細(xì)致的分析和探討，希望可以促進(jìn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 優(yōu)化方法 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 應(yīng)用

引言

房屋建筑工程是我國建筑工程中的基礎(chǔ)構(gòu)成，對于民眾生活質(zhì)量有著決定性影響，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)則是決定著工程整體框架的重要構(gòu)成。所以就意義來說，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是工程整體設(shè)計(jì)當(dāng)中的核心，所以對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是十分必要的。在技術(shù)決定質(zhì)量的當(dāng)今趨勢下，毫無疑問技術(shù)優(yōu)化是一個(gè)重要課題，因此后續(xù)將展開分析，提出優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用建議。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用內(nèi)涵

技術(shù)一詞在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，代表著專業(yè)度，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)決定著建筑工程的整體質(zhì)量。由此可見，只有借助技術(shù)的優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量，才能讓工程整體質(zhì)量得到保障。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作相關(guān)技術(shù)及理念的優(yōu)化對于建筑工程的意義是顯而易見的。在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展趨勢之下，社會(huì)發(fā)展趨勢在不斷變化，所以對于建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)工作的要求也在不斷提升，所以只有具備創(chuàng)新改革的意識(shí)，了解當(dāng)前發(fā)展的趨勢，理解民眾的居住需求，并積極將更多受到社會(huì)認(rèn)同、滿足民眾居住需求的設(shè)計(jì)技術(shù)及理念融入設(shè)計(jì)過程中，讓設(shè)計(jì)方案不斷完善，才能確保相關(guān)企業(yè)自身的利益及后續(xù)發(fā)展。但是在功利化的社會(huì)趨勢之下，越來越多企業(yè)都更重視對成本的削減，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的技術(shù)優(yōu)化在當(dāng)前的時(shí)代背景下面臨著更大的挑戰(zhàn)，但這也是重要的機(jī)遇，只要建筑企業(yè)肯面對這一問題，積極思考、努力解決，必定會(huì)讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的整體質(zhì)量得到提升，保證工程的質(zhì)量及自身的收益、未來的發(fā)展。

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：

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。

（3）完善相關(guān)規(guī)章，保證設(shè)計(jì)有章法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)章制度，是落實(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)最主要的依據(jù)。但當(dāng)前建筑工程設(shè)計(jì)的統(tǒng)一化規(guī)章顯然是無法突出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重要價(jià)值，且無法針對性指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)質(zhì)量提升的。所以當(dāng)前對相關(guān)規(guī)章的針對性完善也是至關(guān)重要的課題。只有規(guī)章不斷完善，工作才能更規(guī)范，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作改革的最主要依據(jù)。

結(jié)語

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法是與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求相吻合的，建筑行業(yè)的發(fā)展需求才能得到滿足。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。

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