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

周雯芳

(中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究有限公司， 云南 昆明 650051)

0 引言

在我國經(jīng)濟(jì)水平不斷發(fā)展的過程中，我國的建筑市場也在此過程當(dāng)中獲得了快速的發(fā)展。在市場激烈的競爭環(huán)境當(dāng)中，也對企業(yè)施加了較大的壓力，為了能夠在激烈的市場競爭環(huán)境當(dāng)中占據(jù)優(yōu)勢地位，做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計則成為了建筑企業(yè)在實(shí)際工作開展當(dāng)中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。對此，即需要能夠?qū)υ摲矫嬷攸c(diǎn)做好把握，以科學(xué)方式的應(yīng)用提升結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化步驟

在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作當(dāng)中，其主要的步驟有：第一，設(shè)計變量選擇。在實(shí)際對優(yōu)化模型設(shè)計變量節(jié)能型選擇時，即需要將能夠?qū)ㄖ陨斫Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的參數(shù)作為變量。如對目標(biāo)的相關(guān)參數(shù)值、約束控制相關(guān)參數(shù)值進(jìn)行確定以及控制等。而對于部分具有較小變化范圍、影響相對較小且通過局部要素即能夠滿足具體設(shè)計要求的參數(shù)，則需要用過預(yù)定式參數(shù)的使用進(jìn)行表示，以此在對計算數(shù)量以及設(shè)計數(shù)量進(jìn)行有效減少的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)編程工作量的降低，以此實(shí)現(xiàn)具體工作效率的提升；第二，確定目標(biāo)函數(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程當(dāng)中，需要對能夠符合預(yù)定條件的鋼筋截面面積進(jìn)行確定，包括失效的概率函數(shù)等，以此最大程度降低建筑工程整體造價；第三，確定約束條件。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作當(dāng)中，要想保證結(jié)構(gòu)的可靠性，即需要能夠?qū)?yōu)化設(shè)計相關(guān)的約束條件進(jìn)行科學(xué)的確定。在實(shí)際計算工作當(dāng)中，則需要積極的做好轉(zhuǎn)換處理，實(shí)現(xiàn)有約束優(yōu)化向無約束優(yōu)化的轉(zhuǎn)化，相關(guān)的方式有 powell閥以及拉式乘子法等；第五，應(yīng)用程序設(shè)計。在以可靠度為基礎(chǔ)對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時，為了能夠?qū)Ω玫脑O(shè)計效果進(jìn)行靈活的，則可以將其編撰成具有全面功能、且具有較快運(yùn)算速度的綜合性應(yīng)用程序，以此保證整體優(yōu)化設(shè)計工作得以高效率、更全面的得到實(shí)施；第六，綜合結(jié)果分析。在獲得計算結(jié)果后，即需要對其積極的開展比較分析，之后對其中具有最佳效果的設(shè)計方案進(jìn)行獲得。在實(shí)際開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作當(dāng)中，需要把握好的一項(xiàng)內(nèi)容即不能夠僅僅為了節(jié)約經(jīng)濟(jì)而存在對建筑技術(shù)要求進(jìn)行忽略的情況，也不能夠過于追求技術(shù)要求的強(qiáng)調(diào)而在經(jīng)濟(jì)節(jié)約方面存在忽略情況。對此，在實(shí)際分析工作當(dāng)中即需要做好科學(xué)化配置方式的應(yīng)用，以此對預(yù)期的目標(biāo)進(jìn)行良好獲得。

2 優(yōu)化方式應(yīng)用

在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程當(dāng)中，其主要應(yīng)用方式有：第一，局部與整體性優(yōu)化。在實(shí)際設(shè)計過程當(dāng)中，建筑自身具有較為明顯的復(fù)雜性以及層次性特征。從層次性角度分析，其中即具有建筑整體設(shè)計結(jié)構(gòu)體系、安裝體系以及設(shè)計體系的包含，且在不同體系當(dāng)中也具有較多下屬體系的存在。在具體房屋設(shè)計當(dāng)中，作為設(shè)計人員即需要能夠全面的做好下屬系統(tǒng)的優(yōu)化處理，在對關(guān)聯(lián)橫向性進(jìn)行沖破的基礎(chǔ)上對疊加型工程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。從復(fù)雜度角度來分析，則具有建筑零部件以及材料的選取等等，對此，在實(shí)際優(yōu)化結(jié)構(gòu)當(dāng)中即需要能夠從整體角度考慮，對建筑的整體優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；第二，壽命階段性優(yōu)化。在建筑工程的正常使用年限以內(nèi)，在每一個階段都需要做好優(yōu)化處理。作為房屋的設(shè)計者，需要能夠?qū)Σ煌A段的特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的考察，充分聯(lián)系實(shí)際確定最終優(yōu)化方式，以此實(shí)現(xiàn)工程整體壽命的優(yōu)化效果。通過該方式的應(yīng)用，在對建筑質(zhì)量進(jìn)行保證的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升；第三，樁基礎(chǔ)優(yōu)化。在建筑當(dāng)中，樁基礎(chǔ)分為預(yù)制樁以及灌注樁這兩種類型。在建筑施工過程當(dāng)中，灌注樁在實(shí)際質(zhì)量控制方面存在一定的難度，不僅操作較為復(fù)雜，且需要較長的時間。對此，在實(shí)際設(shè)計中，在保證沉降內(nèi)容同標(biāo)準(zhǔn)要求相符合的基礎(chǔ)上要做好預(yù)制樁施工的加入，以此實(shí)現(xiàn)對應(yīng)工序的減少；第四，上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，需要在做好對應(yīng)模型建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化處理。在整個過程當(dāng)中，需要先對剪力墻進(jìn)行合理的設(shè)置，保證剪力墻具有均勻的質(zhì)量特征，以此保證樓層平面剛度中心點(diǎn)能夠同樓層整體的結(jié)構(gòu)中心相重合，以此對風(fēng)力以及地震情況對其產(chǎn)生的破壞程度進(jìn)行降低。在具體房屋架設(shè)當(dāng)中，在相關(guān)條件允許的情況下，也需要做好剪力墻大開間的構(gòu)造處理，即在對剪力墻墻肢長度進(jìn)行加長的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)墻肢數(shù)量的減少，且能夠在滿足標(biāo)準(zhǔn)的情況下對混凝土使用量進(jìn)行減少。在剪力墻當(dāng)中，其中的暗柱通常為一般性鋼材鑄造形成的，在對較大剪力墻使用的情況下，即能夠在對鋼筋使用量進(jìn)行減少的基礎(chǔ)上降低成本。同時，如建筑自身在相關(guān)條件方面存在不足，且在抗震抗壓方面具有較高的要求，則不得對過大的剪力墻進(jìn)行構(gòu)造；第五，優(yōu)化協(xié)調(diào)性控制。在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，需要保證建筑整體平面能夠同結(jié)構(gòu)具有緊密的配合特征，以此同時對建筑結(jié)構(gòu)合理性以及美觀性的結(jié)合效果進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在建筑系統(tǒng)方面，需要保證其具有良好的簡潔性，保證支柱以及墻體不會存在錯位情況。在具體樓體設(shè)計當(dāng)中，對于具有較多自身受力情況的區(qū)域，則需要選擇高強(qiáng)建材作為承重材料，以此實(shí)現(xiàn)自重的良好降低。從整體角度來說，則需要保證剛心、質(zhì)心以及重心這幾者交疊正確，避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題；第六，排水系統(tǒng)優(yōu)化。在建筑排水系統(tǒng)房間當(dāng)中，具有較多專門機(jī)械設(shè)備的設(shè)置，具有較大的荷載強(qiáng)度以及荷載能力。對此，即需要將其在地下室放置，保證管道在預(yù)留深度以及尺寸方面能夠同對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)相符合，并積極加固樓板鉆孔位置。同時，要對水平方向管線引起重視，避免其發(fā)生貫穿梁或者柱的情況。在實(shí)際建設(shè)當(dāng)中，如管道存在穿過承重墻的問題，則需要積極做好墻體的進(jìn)一步加固處理，保證結(jié)構(gòu)在設(shè)置方面同排水管網(wǎng)具有良好的協(xié)調(diào)性，避免發(fā)生繞梁或繞柱情況；第七，電氣優(yōu)化。在建筑電氣管線安裝方面，其通常以導(dǎo)線方式在金屬管體或者樓板、墻體區(qū)域安裝，對于該安裝方式來說，如果沒有做好處理，則很可能因此影響到預(yù)制結(jié)構(gòu)施工的順利性。對此，如果在實(shí)際施工中需要穿過梁體，則需要提前在梁體上做好對應(yīng)孔洞的預(yù)留，并保證墻體寬度同梁體寬度相同，如不相同，則需要保證梁體一面同墻體一邊對齊，避免出現(xiàn)管線在墻體上漏出的情況。在房屋建筑當(dāng)中，在電梯位置也具有較多的孔洞以及較多的建筑構(gòu)件，對此，即需要在實(shí)際設(shè)計中單獨(dú)分析計算電梯部分，保證其安全及合理性能夠滿足要求。

3 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是實(shí)際建筑設(shè)計當(dāng)中的重點(diǎn)內(nèi)容，將直接關(guān)系到建筑整體質(zhì)量。在上文中，我們對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略進(jìn)行了一定的研究。在實(shí)際建筑優(yōu)化過程當(dāng)中，需要能夠積極做好優(yōu)化策略以及重點(diǎn)內(nèi)容的把握，保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。