建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化策略研究

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0 前言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的意義就在于其具有美觀性、合理性與安全性。建筑結(jié)構(gòu)最重要的就是確保其安全性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要把建筑結(jié)構(gòu)的安全性放于首位。其次，就是建筑結(jié)構(gòu)的美觀性與合理性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計如何直接體現(xiàn)在最終的建筑當(dāng)中。在當(dāng)下，人們對建筑質(zhì)量要求越來越高的同時，也更加關(guān)注建筑的美觀性，因此，這就需要設(shè)計人員能夠與時俱進(jìn)，不斷接受新眼光、新理念，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加符合人們的需求，而且，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也能夠節(jié)省空間，使建筑面積更加合理，這樣對于提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也是極其有利的。然而，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是一個復(fù)雜的項目，需要認(rèn)清當(dāng)下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，才能夠有的放矢的進(jìn)行優(yōu)化策略調(diào)整，才能夠使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加符合現(xiàn)代化需求。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

1.1 基礎(chǔ)建設(shè)問題

地基建設(shè)是建筑中最基礎(chǔ)的建設(shè)問題，如果地基結(jié)構(gòu)設(shè)計不好，不牢固，那么將影響整個建筑的后續(xù)建造。但是，在很多建筑當(dāng)中，都存在著地基方面的問題。如，很多地基存在著軟地基問題，需要用換土的墊層來處理，但是，在實際建造工作當(dāng)中，由于施工設(shè)計人員的不專業(yè)，僅憑自己的經(jīng)驗來處理地基工作，沒有利用換土墊層技術(shù)，甚至有些施工設(shè)計人員對軟土層通過使用砂墊層來加厚，在加厚時也沒有通過合理計算墊層需要的高度與厚度，這樣的地基設(shè)計不合理也不安全，一旦發(fā)生重大事故，地基結(jié)構(gòu)的不合理，必然無法確保外力破壞下工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。對于建筑公司來說，也加大了后續(xù)成本。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計牢固性問題

建筑工程結(jié)構(gòu)是否安全牢固直接影響著整個建筑工程的整體穩(wěn)定性。但是，在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，普遍存在著結(jié)構(gòu)設(shè)計不牢固等問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可能有一個部分結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)問題并不影響整體的建筑結(jié)構(gòu)的破壞，但是如果一旦發(fā)生像地震、火災(zāi)等重大事故，那么這一部分結(jié)構(gòu)必然無法經(jīng)過事故的考驗而崩塌。而當(dāng)前，國內(nèi)大部分建筑工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面都存在著這樣的漏洞，給建筑工程的穩(wěn)定性留有安全隱患。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計問題是大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題中普遍存在的一個問題。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計問題在高層建筑的砌體結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)明顯，沒有相關(guān)的構(gòu)造筋結(jié)構(gòu)，同時也沒有符合規(guī)定的抗震要求。我國有明確規(guī)定，房屋建筑中的承重窗寬度、非承重外墻及承重外墻的最邊緣到門窗的距離、內(nèi)墻陽角到門窗的距離等，這些距離的寬度都要大于1cm。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化策略

2.1 優(yōu)化設(shè)計方案，使其具有科學(xué)性與合理性

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案包括的內(nèi)容有：框架選擇、基礎(chǔ)設(shè)置、結(jié)構(gòu)措施等。其中，框架結(jié)構(gòu)是為了保證建筑水平和垂直承載能力的，由結(jié)構(gòu)性構(gòu)件組成，這些結(jié)構(gòu)性構(gòu)件之間通過節(jié)點(diǎn)相連接?？蚣芙Y(jié)構(gòu)為了確保其抗震性和穩(wěn)定性，常常選擇桿件剛接體系。

為了優(yōu)化設(shè)計方案，使方案更加具有科學(xué)性和合理性，我們應(yīng)當(dāng)從以下方面去著手。第一，對建筑物構(gòu)件的挑選要符合工程需求。設(shè)計人員在挑選建筑物構(gòu)件時要以建筑物整體性能為原則，進(jìn)行精心挑選，能夠使挑選的構(gòu)件符合建筑需求，并且能夠充分發(fā)揮構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，這樣不僅能夠滿足工程設(shè)計的需要還能夠降低工程成本；第二，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要有整體性。設(shè)計人員在設(shè)計時，要把握整體布局，通過分析整體與局部的關(guān)系，來優(yōu)化整體布局，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性；第三，優(yōu)化設(shè)計的程序，使設(shè)計簡化，保證安全。設(shè)計人員在設(shè)計時，一定要細(xì)化，充分考慮每一個設(shè)計所需，使構(gòu)件組成與設(shè)計程序能夠相匹配，不會因為構(gòu)件需求增多提高工程造價，也不會因為構(gòu)件增多導(dǎo)致估算結(jié)果與實際情況產(chǎn)生誤差，給建筑物安全帶來隱患。

2.2 優(yōu)化計算方法、計算數(shù)據(jù)及設(shè)計理論

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，會通過結(jié)構(gòu)模型、設(shè)計理論以及各種計算公式來實現(xiàn)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計用到的各種計算公式、計算方法是非常之多的，因此，設(shè)計人員在選擇運(yùn)用時，一定要把握好、根據(jù)工程實際情況進(jìn)行合理選擇，通過合理選擇變量、邊界條件和設(shè)定目標(biāo)函數(shù)（以成本控制為核心），通過求解函數(shù)得到最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。但是，在實際操作過程中，由于實際情況要比各種公式計算出來的情況復(fù)雜的多，所以受到各種條件的限制，經(jīng)過大量簡化處理得到的只能是相對最優(yōu)化的參數(shù)，并且，受設(shè)計人員知識、專業(yè)能力、經(jīng)驗等方面的限制，得到的數(shù)據(jù)還存在完善之處。因此，設(shè)計人員要不斷更新自己的知識庫，放寬思路，注重細(xì)節(jié)，從宏觀角度對方案進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合具體實際工作開展情況，優(yōu)化計算方法、計算程序，使得出的計算數(shù)據(jù)更加真實可靠，更能符合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。

優(yōu)化設(shè)計理論及概念。建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計是從宏觀、整體上對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行考量的。優(yōu)化設(shè)計理論及概念，能夠擺脫計算軟件當(dāng)前存在的不足，能夠提高設(shè)計的水平。但是，這種宏觀層面的優(yōu)化，并非簡單的設(shè)計人員就能實現(xiàn)的，需要專業(yè)能力極強(qiáng)，經(jīng)驗以及理論基礎(chǔ)深厚的設(shè)計人員來操作的。因此，優(yōu)化理論設(shè)計及概念，就要培養(yǎng)專業(yè)的設(shè)計人才。

運(yùn)用價值工程優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。價值工程也稱為價值分析，顧名思義就是對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本的控制。通過控制不切實際的功能或減少過剩來使成本降低。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，價值工程的目標(biāo)是是實現(xiàn)建筑的核心價值，是設(shè)計人員對用戶需求的充分了解。

2.3 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本

建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，要充分考慮建筑所使用的材料。對材料優(yōu)化設(shè)計，就是要使材料能夠在投入到建筑當(dāng)中時可以得到充分利用，發(fā)揮其最大效用，這樣既能夠滿足材料使用的功能，還能夠提高建筑質(zhì)量，降低建筑的成本，節(jié)省資源。因此，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成本首先就要優(yōu)化建筑材料。這就要求，在采購材料時，設(shè)計人員要做出明確指示，需要采購哪種類型的材料才能夠使材料的性質(zhì)、各項指標(biāo)得到充分發(fā)揮，而且還要考慮其經(jīng)濟(jì)效益。選購的材料要與結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)一致。設(shè)計人員在選擇材料時，不僅著眼于材料的配置計算，也要考慮材料的種類，所以，好的優(yōu)化設(shè)計方案應(yīng)當(dāng)是滿足建筑承載力的同時，對材料種類、數(shù)量以及資金投入等都能夠全面考慮分析。

3 結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在著一些問題，只有通過不斷優(yōu)化，才能提升建筑工程的質(zhì)量，實現(xiàn)建筑工程整體效益。在新形勢下，只有不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能建造出用戶滿意的作品，才能實現(xiàn)建筑的目標(biāo)。

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