房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討

朱育萱

（九江市建筑設(shè)計(jì)院）

近年來，建筑行業(yè)市場(chǎng)逐漸呈現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)加劇的狀態(tài)，在這樣的背景下，各個(gè)建筑企業(yè)要想獲得更好的發(fā)展，就需要從質(zhì)量上“下手”，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段采用先進(jìn)的技術(shù)、施工工藝等，建造出質(zhì)量更高、更加符合現(xiàn)代人類要求的建筑。因此，設(shè)計(jì)師必須要先意識(shí)到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的積極作用，然后在在設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，切實(shí)提高房屋建筑的質(zhì)量。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用

1.1 提高房屋建筑的安全性

為了提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，需要對(duì)原先的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，將其中存在的不足之處進(jìn)行優(yōu)化，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。根據(jù)我國(guó)一些已經(jīng)建成的項(xiàng)目數(shù)據(jù)顯示，在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理優(yōu)化后，其建筑的總成本要比原來的方案低很多，且建筑的舒適度、使用效果明顯提升，同時(shí)，房屋建筑的安全性能也得到了一定的提升。

1.2 降低工程造價(jià)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要考慮到建筑整體的安全性，同時(shí)也要注重結(jié)構(gòu)施工過程中產(chǎn)生的工程成本，以保證建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用優(yōu)化技術(shù)，不僅提高了建筑的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也讓建筑材料充分發(fā)揮自身性能，有效降低成本，能夠降低成本約20%左右[1]。

1.3 提高了房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性

房屋建筑的快速擴(kuò)展，使得占地面積逐漸擴(kuò)大、樓層高度逐漸增加，這樣就會(huì)出現(xiàn)光線問題，很多樓層的采光并不好，使得大量已經(jīng)建成的房屋空置，使得樓盤的經(jīng)濟(jì)性降低。而在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取優(yōu)化技術(shù)，能夠從根本上解決上述問題，不僅能夠平衡樓層的層數(shù)，同時(shí)也能夠?qū)潜P的占地面積、土地利用率等進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)和規(guī)劃，在保證采光正常的前提下，最大限度縮小占地面積，達(dá)到節(jié)約土地資源的效果。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)前分析工作的優(yōu)化

在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)要基于實(shí)際情況商討出多種設(shè)計(jì)方案。在此過程中，相關(guān)分析工作的準(zhǔn)確性十分重要，如：對(duì)建筑材料、建筑設(shè)備、建筑負(fù)荷值、建筑基本設(shè)計(jì)參數(shù)等，這些方面所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)非常繁多，且整理起來十分繁瑣，使得人力計(jì)算存在一定缺陷，且單純地計(jì)算機(jī)計(jì)算也難以得到標(biāo)準(zhǔn)答案。因此，為了保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際，應(yīng)當(dāng)要在設(shè)計(jì)之前要求經(jīng)驗(yàn)較為豐富的設(shè)計(jì)師科學(xué)地使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綜合分析，由于經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)技巧、方式、重點(diǎn)環(huán)節(jié)、薄弱環(huán)節(jié)等都非常清晰，因此，這些設(shè)計(jì)師能夠站在宏觀角度對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。該種方式能夠避免一些設(shè)計(jì)通病、質(zhì)量差的情況出現(xiàn)，設(shè)計(jì)方案將會(huì)更具有靈活性、科學(xué)合理性。

2.2 設(shè)計(jì)中復(fù)雜問題的優(yōu)化

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，有很多復(fù)雜問題存在，如：房屋形體、結(jié)構(gòu)體系以及剛度分布之間達(dá)成平衡；抗震性能；關(guān)鍵點(diǎn)控制等。由此可見，房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不僅與內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)，同時(shí)也與外界環(huán)境有著直接的關(guān)系。由于篇幅有限，下面只對(duì)抗震性能的優(yōu)化進(jìn)行介紹。近年來，我國(guó)地震頻發(fā)，這就對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。為了降低地震對(duì)房屋產(chǎn)生較大的影響，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)要在設(shè)計(jì)中更加側(cè)重于抗震方案的設(shè)計(jì)，比如：在抗震方案中主要采取“多道設(shè)防”的方法，當(dāng)?shù)卣饋硪u時(shí)，能夠讓房屋的次要建筑抵消掉一部分能量；當(dāng)強(qiáng)震來襲時(shí)，主要構(gòu)件抵擋能量波。此外，設(shè)計(jì)師也應(yīng)當(dāng)要注重構(gòu)件剛度的均勻性，保持各個(gè)構(gòu)件剛度的均勻性能夠在一定程度上提高房屋建筑的抗震能力。這就要求在購置構(gòu)件的過程中要選擇性價(jià)比較高的建筑材料，確保質(zhì)量滿足基本需求[3]。

2.3 相關(guān)參數(shù)及條件的優(yōu)化

在對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師往往會(huì)在很多函數(shù)中獲得標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)函數(shù)，該環(huán)節(jié)是必然環(huán)節(jié)，也是提高房屋建筑安全的重要環(huán)節(jié)。比如：在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中，設(shè)計(jì)師通常會(huì)選擇與既定的房屋橫截面尺寸和鋼筋尺寸面積最為符合的函數(shù)，并在對(duì)函數(shù)性質(zhì)展開細(xì)致分析的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制鋼結(jié)構(gòu)的施工成本。此外，為了保證房屋的穩(wěn)定性和耐久性，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)要對(duì)房屋的尺寸、結(jié)構(gòu)剛性、架構(gòu)的穩(wěn)定性等因素進(jìn)行綜合考慮，然后對(duì)施工條件進(jìn)行衡量，分析其中存在的約束性條件，保證設(shè)計(jì)方案能夠滿足質(zhì)量要求。表1所展示的為H型鋼的計(jì)算底稿。

表1

2.4 計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)的使用

如今，每個(gè)行業(yè)都離不開計(jì)算機(jī)的支持，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來作為支持，能夠方便人們展開相關(guān)計(jì)算，達(dá)到更好的優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。實(shí)際上，房屋結(jié)構(gòu)會(huì)受到很多變量條件的影響和約束，無法通過單一的方式來對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，因此，需要利用到“人機(jī)結(jié)合”的方式，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。比如：采用GAMS軟件來提升設(shè)計(jì)的效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)過程和結(jié)果。該軟件在處理建模問題的時(shí)候能夠通過自然、簡(jiǎn)潔的方式來展開處理，同時(shí)能夠讓用戶自由更改公式，使用起來非常方便[4]。

在使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的過程中，雖然計(jì)算機(jī)能夠帶來極大方便，但是其對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化還是存在著一定的缺陷，比如：數(shù)據(jù)本身的計(jì)算并不會(huì)考慮到各種更客觀因素的影響，同時(shí)也不會(huì)對(duì)突發(fā)情況作出應(yīng)急處理，這些情況的發(fā)生依然需要設(shè)計(jì)師發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，對(duì)一些較為敏感的問題（如：房屋建筑的抗壓性、抗震性、承重性等）進(jìn)行綜合考慮，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)固、安全和可靠。

3 結(jié)束語

總之，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的使用是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必然，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用各種優(yōu)化技術(shù)，不僅能夠提高建筑的安全性、穩(wěn)固性、可靠性，同時(shí)也能夠提高房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性。因此，為了提高房屋建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)更多地采用優(yōu)化技術(shù)，提高建筑的各項(xiàng)性能。

[1]李春艷.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].建材與裝飾，2017（26）：127.

[2]田永超，孫艷偉.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（03）：72.

[3]王璇，王 磊.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2015（05）：73～74.

[4]李能能，董斌.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2013，30（12）：73～75.