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

丁志國(guó)

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的要求也在逐漸提升，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要積極地應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，這樣才能滿足人們對(duì)房屋建筑的基本需求，并能賦予房屋建筑更多的功能。但是，就目前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用情況來(lái)看，因?yàn)槭艿郊夹g(shù)水平以及設(shè)計(jì)思維等方面的影響，設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化技術(shù)使用時(shí)存在諸多問題，從而對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一定的影響。所以，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行探討，這樣才能夠確保房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的性能。

關(guān)鍵詞：房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速提升，為滿足人們對(duì)于住房日益增高且多元化的要求，建筑業(yè)對(duì)于房屋建筑的設(shè)計(jì)與質(zhì)量投注了更多的重視，不過成本增高、質(zhì)量無(wú)法保證等問題也隨之而來(lái)。將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠有效降低造價(jià)，并在提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)確保人們對(duì)于房屋的功能性與質(zhì)量的要求得到滿足。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)概述

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指在滿足建筑房屋施工便利的前提下，充分利用審美學(xué)與藝術(shù)學(xué)的理論優(yōu)勢(shì)，將房屋的功能完美的體現(xiàn)出來(lái)，并實(shí)現(xiàn)節(jié)約建設(shè)成本的目的。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法能夠打破常規(guī)約束條件的束縛，力求以最合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案來(lái)提高整個(gè)房屋設(shè)計(jì)的效果。技術(shù)一詞在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，代表著專業(yè)度，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)決定著建筑工程的整體質(zhì)量。由此可見，只有借助技術(shù)的優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量，才能讓工程整體質(zhì)量得到保障。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，對(duì)實(shí)際工程中的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的研究，使建筑的總體結(jié)構(gòu)以及建筑各個(gè)分部銜接得到完善以及優(yōu)化。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量的減少建筑剛度與建筑質(zhì)量的中心差異，盡量保持建筑物整體結(jié)構(gòu)的規(guī)則以及其對(duì)稱型，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以通過相應(yīng)的評(píng)審。結(jié)構(gòu)優(yōu)化貫穿于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的始終要想完成優(yōu)化就必須充分了解建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要內(nèi)容：①以房屋的建筑結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)房屋的設(shè)計(jì)進(jìn)行整體優(yōu)化分析并加之改進(jìn)。②對(duì)建筑具體的細(xì)節(jié)（細(xì)部構(gòu)造、主體結(jié)構(gòu)、屋頂結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地基等）進(jìn)行優(yōu)化。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的重要性

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市的建筑用地越來(lái)越緊張，所以高層和超高層建筑越來(lái)越多，怎樣才能在滿足經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)之上，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行更好地設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以更好地滿足人們對(duì)于房屋建筑的要求，所以這一問題成了現(xiàn)在人們非常關(guān)注的一個(gè)問題。建筑企業(yè)想要對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì)，這就要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在確保建筑質(zhì)量的前提之下，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)化的分析與研究，同時(shí)還應(yīng)該在設(shè)計(jì)觀念中不斷加大對(duì)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念的運(yùn)用，另外還應(yīng)該對(duì)房屋建筑工程的造價(jià)進(jìn)行合理的控制。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，如果工作人員在設(shè)計(jì)過程中可以將經(jīng)濟(jì)利益和施工技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，制定出最為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，從而使得建筑企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。這就要求應(yīng)該對(duì)房屋建筑材料和機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行有效的發(fā)揮，使其可以更好地服務(wù)于房屋工程的建設(shè)。另外還應(yīng)該對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次進(jìn)行系統(tǒng)的整合，不斷提升房屋建筑的整體質(zhì)量以更好地滿足居住著的需求。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，不能只是完全依賴于計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的應(yīng)用，而是還應(yīng)該和人工設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的結(jié)合，只有這樣才能將概念優(yōu)化技術(shù)的效率實(shí)現(xiàn)很好的提升。在對(duì)建筑材料進(jìn)行選擇的過程中，應(yīng)該利用人工方式并結(jié)合材料的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)材料進(jìn)行最為科學(xué)合理的選擇。對(duì)于房屋建筑工程來(lái)說，安全性是其最為重要的一個(gè)基本要求，只有在確保其使用過程的安全性的同時(shí)，再利用概念設(shè)計(jì)技術(shù)不斷提升其外部的抵抗力，盡可能減少外部環(huán)境對(duì)其所造成的不良影響。在各種外部影響因素當(dāng)中，地震是最為重要的一個(gè)影響因素，只有對(duì)其進(jìn)行不斷地設(shè)計(jì)優(yōu)化處理，才能有效提升房屋建筑的抗震性能，通常情況下都是采用對(duì)稱設(shè)計(jì)的模式來(lái)提升其穩(wěn)定性能，這種設(shè)計(jì)方式可以將其所承受的載荷力作用到建筑物本身，減小了建筑的危險(xiǎn)截面，有效提升建筑物的抗震性能。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案模型優(yōu)化

對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，就要提出合理的、科學(xué)的最優(yōu)解決方案。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮：第一，設(shè)計(jì)變量需要做好科學(xué)性的選擇。一般來(lái)說，在設(shè)定設(shè)計(jì)變量時(shí)需要對(duì)各種影響因素的作用進(jìn)行充分的考慮，針對(duì)變化影響不大的參數(shù)，可以定較高的預(yù)定參數(shù)，使用這種方法，可以減少計(jì)算編程方面的工作，進(jìn)而提升工作效率。第二，確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，這也是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)。利用相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，可以確保各個(gè)優(yōu)化的約束條件都能滿足相應(yīng)的規(guī)范要求，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化本身的科學(xué)性及規(guī)范化。

3.3 數(shù)字技術(shù)

隨著以計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)為代表的科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，人類社會(huì)步入數(shù)字化時(shí)代。房建結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合是房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的契機(jī)。因?yàn)椴捎脭?shù)字化技術(shù)，不光可以降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的難度、提升工作效率、優(yōu)化工作流程，還可以切實(shí)提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。除此之外，數(shù)字化時(shí)代除了先進(jìn)的工具的使用之外，互聯(lián)網(wǎng)海量的數(shù)據(jù)還可以為設(shè)計(jì)者提供更多的借鑒和思路?？偟膩?lái)說，在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化過程中采用數(shù)字技術(shù)，使數(shù)據(jù)成為推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的推動(dòng)力，促進(jìn)房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)走向新高度，進(jìn)而間接提升房建施工的質(zhì)量和水平。

3.4 房屋地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，高層建筑地基基礎(chǔ)造價(jià)占整個(gè)工程造價(jià)比例較大，大約25%左右，因此，地基基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作是否成功，是房屋建筑結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)是否成功的重要保證。近些年，我國(guó)建筑行業(yè)一直保持著較快的發(fā)展速度，關(guān)于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作的具體標(biāo)準(zhǔn)，除國(guó)標(biāo)外，各地方也根據(jù)本地區(qū)特點(diǎn)發(fā)布了相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，為了使客戶的使用功能得到滿足，要結(jié)合房屋建筑物的具體情況，實(shí)施實(shí)地勘察工作，一定要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際地質(zhì)情況，選擇最優(yōu)的基礎(chǔ)形式，一般在地基優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，要保證設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性，同時(shí)要節(jié)約建筑物的施工成本，比如樁基礎(chǔ)，成孔工藝是影響工程造價(jià)和工期的一個(gè)重要因素。此外，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，運(yùn)用好也能創(chuàng)造很好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。概念設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化，主要是有效結(jié)合計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和人工設(shè)計(jì)工作；而抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化，主要是合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，比如框架柱和剪力墻的比例選擇，框架柱主要承受軸力和彎矩，而剪力墻主要承受軸力和剪力，如果經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)在某個(gè)方向抗側(cè)力不夠，應(yīng)考慮在這個(gè)方向增加布置剪力墻，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化即是順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的要求，也是市場(chǎng)更高要求的體現(xiàn)。所以，在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分調(diào)動(dòng)更多的元素，同時(shí)顧及到更多的細(xì)節(jié)和影響因素，使房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理、科學(xué)、美觀、便捷、舒適?？偟膩?lái)說，房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才的引進(jìn)和培訓(xùn)，同時(shí)與時(shí)俱進(jìn)、引用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和工具，優(yōu)化房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，切實(shí)提升房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，進(jìn)一步帶動(dòng)行業(yè)發(fā)展環(huán)境的優(yōu)化和發(fā)展水平的提升。

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