房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

高陽

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院 貴州貴陽 550001）

現(xiàn)代人們對房屋建筑的安全性和實用性都提出了更高的要求，同時對外觀與經(jīng)濟也都有著較高要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)從實際出發(fā)，充分考慮建筑施工個過程中便捷性，確保建筑工程能夠快速竣工。在建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，對建筑結(jié)構(gòu)進行合理的優(yōu)化，會使房屋結(jié)構(gòu)的合理性、安全性、經(jīng)濟性都得到提高，并且可以使建筑的整體美觀性得到進一步提高，由此可見，加強在該方面的分析是必要的。

1 結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化的重要性

隨著我國城市進程的不斷加快，城市建筑用地越來越緊張，城市中高層建筑的數(shù)量不斷增多，高層建筑能夠環(huán)節(jié)城市用地緊張現(xiàn)狀，只有通過對高層建筑進行應(yīng)用，才能在滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)合理設(shè)計，并且能夠滿足人們對房屋建筑的具體需求，這也房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成為了人們關(guān)注的一項重點內(nèi)容。

建筑企業(yè)要想實現(xiàn)對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)當(dāng)在要求設(shè)計人員確保建筑工程的整體質(zhì)量能夠達到人們要求的基礎(chǔ)上，對建筑設(shè)計方案進行系統(tǒng)分析與深入研究，并且應(yīng)當(dāng)將現(xiàn)代設(shè)計理念合理的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計觀念中，同時，在該過程中，要對房屋建筑工程的造價進行控制[1]。依據(jù)以往建筑工程的建設(shè)經(jīng)驗來看，工作人員在房屋建筑工程設(shè)計期間，如果可以合理的將經(jīng)濟利益與施工技術(shù)兩者有效的結(jié)合在一起，最終制定的設(shè)計方案則是科學(xué)的、合理的，能夠使建筑企業(yè)在獲取理想的經(jīng)濟效益。為了實現(xiàn)這一目的，要求房屋建設(shè)過程中，充分發(fā)揮機械設(shè)備和建筑材料的性能，從而使兩者都能夠更好的為房屋建筑工程服務(wù)。此外，還要從實際出發(fā)，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的不同層次加以整合，使房屋建筑工程的整體質(zhì)量能夠得到進一步提高，滿足人們的居住需求。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用步驟

2.1 構(gòu)建優(yōu)化模型

2.1.1 科學(xué)選擇設(shè)計變量

一般來說，在設(shè)計變量時，在實際優(yōu)化過程中，將影響建筑結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為設(shè)計過程中關(guān)鍵變量。例如，控制目標(biāo)相關(guān)參數(shù)、約束相關(guān)參數(shù)等多項參數(shù)。此外，還有一些影響不大，變化范圍也較小，或者局部性以及結(jié)構(gòu)的具體要求都能夠滿足相應(yīng)設(shè)計過程中涉及到的一些參數(shù)內(nèi)容，在具體作業(yè)過程中，可以通過各項參數(shù)的合理應(yīng)用完成相應(yīng)的表示，這樣可以使設(shè)計量、計算量、編制程序的工作量都有所減少，從而使工作變的簡答化[2]。

2.1.2 確定目標(biāo)函數(shù)

優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)從建筑工程的設(shè)計情況出發(fā)，找到一組可以滿足預(yù)定條件的截面幾何尺寸、鋼筋截面積以及相應(yīng)的失效的概率函數(shù)，從而最大程度降低工程造價，提高經(jīng)濟效益。

2.1.3 確定約束條件

針對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化來說，必須確保房屋結(jié)構(gòu)自身的可靠度能夠滿足使用需求，不得對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞，在該過程中要確定優(yōu)化設(shè)計相關(guān)約束條件，通過分析可以確定約束條件主要包括：結(jié)構(gòu)強度、裂縫寬度、構(gòu)件單元、尺寸等多項由于約束內(nèi)容，每一項約束內(nèi)容都會對房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化造成一定影響，為了保證房屋建筑構(gòu)成的最終的質(zhì)量能夠滿足人們的使用需求，必要確定各項約束條件。

2.2 設(shè)定優(yōu)化設(shè)計計算方案

依據(jù)可靠度，完成對房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，在該過程中涉及到了多約束、非線性優(yōu)化、復(fù)雜變量等多項問題，開展相應(yīng)的分析計算過程中，通常情況下相應(yīng)的工作人員會將約束優(yōu)化問題合理的轉(zhuǎn)換為沒有約束的問題，最終完成相應(yīng)的求解操作[3]。從目前的情況來看，復(fù)合形法、拉氏乘子法等方法是優(yōu)化設(shè)計過程中常用的方法，并且在實際應(yīng)用過程中也取得了不錯的效果。

2.3 設(shè)計相關(guān)程序

依據(jù)可靠度，確定房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計采用的模型，以及實際應(yīng)用的優(yōu)化設(shè)計方法和計算方案，在此基礎(chǔ)上，編寫以一個優(yōu)秀的程序，該程序應(yīng)當(dāng)具有功能齊全、快速等特點。

2.4 分析結(jié)果

針對相應(yīng)的計算結(jié)果，應(yīng)當(dāng)從實際出發(fā)，完成相應(yīng)的對比分析，通過對比分析結(jié)果，最終選擇出一個最佳設(shè)計方案。在該期間，工作人員必須要全面對問題進行考慮。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中有著重要作用，選擇一套合理的設(shè)計方案，一方面可以確保翻屋建筑的結(jié)構(gòu)的安全性、美觀性、合理性；另一方面也會對房屋建筑工程的整體資金投入也會造成一定程度影響，這也是相關(guān)工作人員在具體工作中需要注意的一項內(nèi)容[4]。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，對于問題的考慮必要全面，僅注重經(jīng)濟效益，忽略技術(shù)要求是不合理的；同樣，只注重技術(shù)，忽略經(jīng)濟要求也是不合理的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)一手抓經(jīng)濟、一手抓技術(shù)，找到兩者的平衡點，只有這樣才能確保最終結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）房屋使用年限內(nèi)，針對每個階段都要進行優(yōu)化，通過該方式可以延長房屋建筑的應(yīng)用壽命。

（2）現(xiàn)代房屋都具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多層次等多項特點。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)對房屋整體結(jié)構(gòu)體系、安裝體系等各項內(nèi)容進行優(yōu)化，通過多層次方式完成對房屋結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化[5]。例如，通過外貼加固物的方式，完成對建筑物局部加固，提高房屋建筑的質(zhì)量。

（3）現(xiàn)代房屋建筑下部通常采用的都為預(yù)制樁、灌注樁基礎(chǔ)。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)制樁在具體施工過程中，與灌注樁相比，施工量控制起來更為容易，因此，在實際施工過程中，經(jīng)常采用預(yù)制樁，通過該方式可以縮小工序，減少相應(yīng)的操作時間。

（4）房屋中存在大量的排水設(shè)備和機械。一些自身較重的排水設(shè)備和機械，應(yīng)當(dāng)將這些設(shè)備合理的設(shè)置在地下室，確保房屋建筑工程中的排水管道的具體深度和預(yù)留尺寸都要滿足排水的實際需求，確保建筑中的水能夠排出到建筑外。

（5）房屋建筑中的各項電氣管線一般都被安裝在墻體、樓板上，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)對電氣管線的安裝進行充分考慮，并且要完成相應(yīng)的優(yōu)化作業(yè)，確保電氣管線的合理性。

4 結(jié)束語

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為了提高房屋建筑工程的整體質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)進行合理應(yīng)用。因此，設(shè)計人員要對各項相關(guān)要求通過不斷的學(xué)習(xí)與實踐，提升自己的專業(yè)能力，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，從而促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展腳步。