房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

文/ 徐文杰、黃百都　浙江新時代建筑設(shè)計有限公司　浙江金華　321000

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化現(xiàn)實意義

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化即是結(jié)合建筑實際，以計劃成本控制為中心，利用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及圍護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方案，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的模型，通過對各種影響變量參數(shù)的科學技術(shù)，來確定最優(yōu)的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。對于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的運用主要體現(xiàn)出兩點現(xiàn)實意義：（1）房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以對施工材料的性能利用更加合理化，確保建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各不同單元件更加充分協(xié)調(diào)，進而有效提高了房屋建筑的整體受力性能；（2）有利于減少建筑工程總造價，相關(guān)調(diào)查資料表明，將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法運用到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠減少約25%的成本造價。

2、房層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

2.1　結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化設(shè)計

在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，需要遵循如下建設(shè)原則。首先要進行建筑單位變量的優(yōu)化選擇，深入計算及分析建筑物各個構(gòu)成部分的數(shù)值，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的精確化。這里面涉及到一系列的建筑工程目標參數(shù)，比如預(yù)期損失參數(shù)、房屋價格變化參數(shù)、房屋架構(gòu)可靠性參數(shù)等，通過對不同性能參數(shù)的思考，可以進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性分析，有利于降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算等模塊的工作難度。函數(shù)確定模塊是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計體系的重要組成部分，在這個過程中，設(shè)計人員要選擇恰當?shù)暮瘮?shù)，進行房屋橫截面積、鋼筋尺寸面積函數(shù)的優(yōu)化選擇，進行不同函數(shù)組合性質(zhì)的分析，進行房屋建造成本費用的降低。為了優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，需要進行條件衡量模塊的優(yōu)化，從房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及實用性的角度出發(fā)，進行房屋設(shè)計約束指標的分析，這主要涉及到架構(gòu)穩(wěn)定性環(huán)節(jié)、受力限度環(huán)節(jié)、架構(gòu)體系規(guī)格環(huán)節(jié)等。在工作設(shè)計模塊，需要進行房屋建造工程狀況的分析，進行施工約束性條件的分析，實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計效果。

2.2　制定科學的約束條件

結(jié)構(gòu)優(yōu)化有非常嚴格的要求，一方面，需要保持整體的完整性，不允許隨意進行更改，所有的優(yōu)化設(shè)計都必須符合基本的約束條件，這些條件包括的內(nèi)容比較寬泛，例如，房屋建筑過程中的裂縫寬度、建筑本身的強度約束、尺寸大小的約束、構(gòu)建的相關(guān)約束等，優(yōu)化設(shè)計時，各種約束條件必須嚴格執(zhí)行，在實際建成后還需要與設(shè)計之初的條件進行認真的比對，防止出現(xiàn)偏差現(xiàn)象，只有這樣，才能最大限度的滿足整個建筑工程的質(zhì)量要求。同時，可以充分借助“互聯(lián)網(wǎng)+”衍生出的信息手段，將各種約束條件編輯成一個計算機程序，方便快速的運算核驗是否符合基本要求，這樣可以提高工作效率，避免延誤拖沓現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.3　節(jié)能結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化

隨著綠色建筑理念的興起，節(jié)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案不斷得到應(yīng)用，在節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要進行建筑物布局及表面形狀的優(yōu)化，為了減少熱能消耗，房屋建筑外表不要接受冷風的直接朝向，做好門窗及屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，進行保溫材料的使用。

2.4　計算模式的最優(yōu)化

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計體系是一個比較復雜的系統(tǒng)，其內(nèi)部涉及到各種計算程序，建造結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程，也是各種建造數(shù)據(jù)的計算郭處長。在建筑數(shù)據(jù)的計算過程中，設(shè)計人員要進行不附帶約束條件問題的分析，確保計算結(jié)果的最優(yōu)化。為了滿足實際設(shè)計工作的要求，設(shè)計人員要進行不同建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算模式的應(yīng)用，要認真分析這些計算方法的優(yōu)缺點，根據(jù)實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，進行最優(yōu)化計算模式的選擇，確保工程整體設(shè)計成本的降低，實現(xiàn)設(shè)計者工作量的降低，優(yōu)化工作程序，提升工作效益。

2.5　設(shè)計模式的最優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的開展，離不開對科學性房屋結(jié)構(gòu)模型的利用，離不開對精確性計算方法的利用。通過對各個設(shè)計階段最優(yōu)程序的確定，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的穩(wěn)定性運作，最優(yōu)性的設(shè)計模塊需要具備高運作性、高性能化等的特點，通過對不同工作模塊的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計效益的提升。

2.6　信息技術(shù)的優(yōu)化

為了優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，需要進行先進性信息技術(shù)的應(yīng)用，這可以進行一系列參數(shù)定義軟件的應(yīng)用，做好材料使用量的優(yōu)化配置，以最小數(shù)量的材料，取得最好的房屋結(jié)構(gòu)性能，實現(xiàn)不同設(shè)計結(jié)構(gòu)中各個構(gòu)件強度的優(yōu)化，實現(xiàn)構(gòu)件中鋼用量與斷面大小的調(diào)整，實現(xiàn)質(zhì)量與造價的完美結(jié)合。

2.7　在房屋建筑領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式的具體應(yīng)用

具體如下：（1）房屋建筑整體性和局部性的優(yōu)化。房屋建筑在層次和結(jié)構(gòu)上都非常復雜，每一個結(jié)構(gòu)、環(huán)節(jié)之下都包括子結(jié)構(gòu)、子環(huán)節(jié)，在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時要做到整體和局部的有機結(jié)合，才能最大限度的實現(xiàn)整體的設(shè)計優(yōu)化；（2）建筑壽命優(yōu)化與階段性優(yōu)化。嚴格按照工程使用年限對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，設(shè)計人員要充分考慮每個環(huán)節(jié)的使用年限、基本特點，只有這些因素的有機結(jié)合，才能實現(xiàn)工程的整體壽命、房屋建筑質(zhì)量、企業(yè)經(jīng)濟效益的有機結(jié)合；（3）樁基礎(chǔ)的具體優(yōu)化。通常來說，樁基基礎(chǔ)通常分為灌注樁和預(yù)制樁，灌注樁要求比較高，流程比較復雜，實際操作起來難度比較大，因此，在具體施工中，有機的使用預(yù)制樁，可以減少施工程序，減少工程投入，能最大限度的保證房屋建筑的質(zhì)量。

將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，能夠滿足人們對房屋建筑的質(zhì)量要求，提高房屋建筑的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，在今后的房屋建筑中有必要進一步深化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，只有這樣，才能更好的滿足人們對房屋建筑提出的要求，進而促進房屋建筑工程的持久發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉玲華，羅崢，王雯，等.基于連續(xù)體拓撲優(yōu)化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法初探[J].結(jié)構(gòu)工程師，2016，30（2）：6-11.

[2]王曙光，趙學斐，苗啟松，等.加層隔震結(jié)構(gòu)隔震支座參數(shù)優(yōu)化及試驗研究[J].振動工程學報，2017，26（5）：722-731.

[3]于輝，陳志鵬，周蕓，等.一體化復合材料上層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化[J].中國造船，2017，58（2）：30-37.