淺談房屋結構設計中建筑結構設計的優(yōu)化

葉珍麗

【摘要】社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，在經(jīng)濟方面為人們生活水準的提升提供了強有力的后盾。人們對于住房的功能性需求也隨著生活水平的持續(xù)改善而不斷提升，不限于對住房安全以及實用的基本需求，人們對經(jīng)濟性與審美等方面也提出了一定需求。作為設計藝術的一種，房屋建筑不但要考慮結構設計，還要考慮外觀這一因素。為了滿足人們對于建筑的新時代要求，設計師應綜合考慮建筑設計的美觀、經(jīng)濟、安全、便捷度等要素，研究房屋結構的改良設計方案。本論文主要研究了房屋結構設計中，建筑結構設計優(yōu)化方法的具體運用。

【關鍵詞】建筑結構；設計優(yōu)化；房屋結構；應用

近些年來，土地制度也在隨著社會的高速發(fā)展而持續(xù)改善，土地價格隨著土地資源需求量的加大而在飛速上漲進而緩解土地資源稀缺的局勢。這一資源背景不但給房產(chǎn)開發(fā)工作造成了壓力，也在某種意義上給控制建筑成本帶來了一定影響。目前，人們對房屋建筑設計的需求也是日益提升，建筑質(zhì)量成了大部分社會公眾關注的焦點。房屋結構設計的核心設計理念是在確保房屋美觀實用、經(jīng)濟安全的基礎上，實現(xiàn)空間與資源的最優(yōu)配置與利用。接下來，我們將側重于介紹房屋結構優(yōu)化設計方式及其具體應用等相關內(nèi)容。

1、建筑結構設計優(yōu)化在房屋結構設計中的具體應用方法

一個成功建筑務必是結構與外觀設計的結晶，集實用與外觀于一體。在這當中，設計工作的要點在于建筑結構設計，其優(yōu)化設計則涵蓋了基礎結構、周圍護欄、頂蓋系統(tǒng)以及其他細節(jié)方面的優(yōu)化設計內(nèi)容。在優(yōu)化設計階段，應立足于房屋建筑的實情，考慮整體效應，在確保設計與功能性要求相符的前提下，設置平面布置的規(guī)模。接下來就對建筑結構設計的優(yōu)化模型及其詳細的優(yōu)化方法進行簡要介紹。

1.1設計模型

對于建筑結構優(yōu)化設計而言，其模型建設側重于挖掘那些關乎結構最優(yōu)設計的具體參數(shù)，并提煉出與之有關的變量參數(shù)，構建初步設計的函數(shù)模型。并訴諸于科學的計算方法，規(guī)劃出最優(yōu)化的設計方式。建立該模型的首要步驟在于選取設計變量，為了避免冗余的設計程度，分別應將影響整體設計的核心因素、影響較小的變量視為設計變量、預定參數(shù)。接下來為了控制總成本，應將與截面積有關的數(shù)據(jù)函數(shù)以及預定參數(shù)中的建筑切面尺寸表示出來。

1.2優(yōu)化計算方案

作為一種房屋結構設計方案，建筑結構優(yōu)化方法是以可靠性為基礎的。其中存在較多的變量，并且數(shù)據(jù)也較為繁復。在計算方案規(guī)劃期間，往往習慣于將限制性問題轉變?yōu)闊o限定性問題，Powell算法以及拉氏乘子法等算法是較為常見的優(yōu)化計算方案。

2、建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的實際應用

在房屋結構設計中運用建筑結構優(yōu)化設計方案，減小工程投入成本的同時，更能改善房屋結構設計配置，發(fā)揮經(jīng)濟與社會成效。建筑結構設計優(yōu)化方法常被運用于房屋結構設計的舊屋改造、內(nèi)部抗震以及前期設計等環(huán)節(jié)。

2.1前期設計環(huán)節(jié)

對于房屋的經(jīng)濟性設計而言，房屋結構的前期設計會給其帶來較為關鍵的影響。目前較為常見的問題便是在前期環(huán)節(jié)未能應用建筑結構的優(yōu)化設計方法。設計前期未能將結構設計的合理與科學性考慮其中，甚至有時會給房屋結構設計帶來不良影響。為此，在前期設計環(huán)節(jié)就應運用建筑結構優(yōu)化設計方法。

2.2抗震概念設計

不具備詳細數(shù)據(jù)參數(shù)指標的抗震設計情形是房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)化方法的核心應用領域。在具體設計階段，為了達到最佳設計值，在設計中應靈活運用建筑結構優(yōu)化設計方法。此外，在確保宏觀設計與要求相符的同時還應重視結構的細節(jié)設計。以選用現(xiàn)澆板為具體設計要求，如果異形板的拐角處易于出現(xiàn)斷裂情形，設計期間，應將鋼筋的選擇范圍考慮進去，在投入成本一定的情形下，選用有著較強極限拉力、塑性達標的鋼筋材料。

2.3房屋基礎地基優(yōu)化設計

對于地基這一房屋結構設計的核心因素，為了實現(xiàn)優(yōu)化設計的目標，首先應確保其地基結構設計得以最優(yōu)規(guī)劃。在建筑行業(yè)高速發(fā)展的形勢下，房屋地基設計對于地基的具體要求也隨著建筑成品的具體形式、作用而異。以房屋基礎地基為導向的設計更應當立足于實際情形，對地基的實際勘測計劃進行設定，在結構優(yōu)化設計階段，應當依循節(jié)省工程造價的基本準則，如果地基設計是以地樁為基準的，則應當按照具體受力情形，針對多樣化材質(zhì)的地樁加以考察，選取最優(yōu)設計方法。

2.4選擇節(jié)能指標較高的結構設計類型

在工程造價有所下降的前提下，改善房屋建成后的整體效益是房屋結構設計中，運用建筑結構設計方案的核心目標。為此，應當選取有著較高節(jié)能指標的結構設計類型。剪力墻、框架以及二者融合的結構形式是較為常見的三類房屋結構形式。前者抗震性能較佳，并且無需選用過多的材料，第二種結構設計類型因為有著較大的柱截面，因此房屋內(nèi)部家具的布置情況也會受到一定影響，而后者有著較強的綜合適應能力，并且有著較為良好的抗震效果以及較為顯著的抗測力成效。三類結構類型都有自在存在的優(yōu)勢與弊端，在選取最佳設計方法時，應當立足于房屋實際需求，綜合考慮后期效益以及成本造價這兩大要素，按照實際情況選取最優(yōu)設計方法。

結語：

總而言之，控制工程總造價成本、改善建筑結構的經(jīng)濟性是房屋結構設計中，運用建筑結構優(yōu)化方案的核心目標。房屋結構設計中，在設計的各個階段，即前期、概念以及下部地基基礎設計中運用最佳設計方案，選取最為科學的建筑材料，不但能讓建筑物的功能性與審美價值完美地結合起來，并且也能全方位降低房屋工程的造價成本，與目前所倡導的可持續(xù)發(fā)展觀以及科學發(fā)展觀相符，創(chuàng)造優(yōu)良的經(jīng)濟以及社會效益。