優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

劉勇

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，在建筑工程項(xiàng)目中，考慮建筑安全性與實(shí)用性的同時(shí)，當(dāng)前也對建筑的美觀性及經(jīng)濟(jì)性方面要求在逐漸提升。因此在實(shí)際的房屋建筑設(shè)計(jì)中，要求建筑既安全、實(shí)用，又要經(jīng)濟(jì)且美觀，同時(shí)還需要綜合考慮到施工便利性。為此就需對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)建筑各種功能的統(tǒng)一，從而推動我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

當(dāng)前，隨著城市人口壓力的不斷增加以及房屋建筑水平的不斷提升，我國房屋建筑也逐步向高層化發(fā)展。對于高層房屋建筑項(xiàng)目，建筑的安全性及穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)者必須要考慮的兩個(gè)重點(diǎn)。同時(shí)為了滿足建筑功能以及建筑美觀性的需求，還要求設(shè)計(jì)人員對常規(guī)設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，且設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化與創(chuàng)新還需要以保證工程質(zhì)量及安全性為基礎(chǔ)，通過融合當(dāng)前各種先進(jìn)的技術(shù)以及設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用新材料以及新工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化，從而達(dá)到了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化水平提升的目的。此外，相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，房屋的整體造價(jià)能夠下降10%～20%，這可以為了企業(yè)贏得更大的利益。

以往的房屋建筑中，工程質(zhì)量以及建筑安全性常常是工程的核心內(nèi)容。但是隨著人們理念的不斷改變以及建筑技術(shù)水平的不斷提升，在房屋建筑設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)方案也常常會考慮到房屋建筑設(shè)計(jì)及成本造價(jià)方面的內(nèi)容。因而對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對于房屋使用者而言可以滿足相關(guān)人群的心理需求及使用需求，達(dá)到用戶心理預(yù)期。而對于房屋建筑方而言，通過優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過提高房屋的穩(wěn)定性及安全性以提高建筑企業(yè)的行業(yè)影響力。

2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式在房屋建筑應(yīng)用上的基本步驟

（1）制定科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。在模型制定上，尤其是選擇不同變量時(shí)，盡可能的把所有影響建筑本身結(jié)構(gòu)的因素充分考慮到。對于一些影響不是太多或者相對單一的影響因素，需要以預(yù)定式參數(shù)的方式進(jìn)行表示，恰當(dāng)?shù)捏w現(xiàn)在優(yōu)化模型中，這樣一來就能減少我們相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)量與計(jì)算數(shù)量，還可以相應(yīng)的降低編程的工作基本量，進(jìn)而提高工作效率，更好地保障優(yōu)化模型的質(zhì)量。

（2）明確基本的目標(biāo)函數(shù)。在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，一方面需要理清所有的建筑環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確預(yù)估基本的建筑材料數(shù)量、類型等，明確總的造價(jià)成本，另一方面，在一定的條件約束下，還需要選出一定數(shù)量的符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)和要求的滿足一定尺寸的鋼筋截面面積，以及已經(jīng)失效的概率函數(shù)，這樣能有效的將房屋建筑成本控制在可控成本之內(nèi)。

（3）制定科學(xué)的約束條件。結(jié)構(gòu)優(yōu)化有非常嚴(yán)格的要求，一方面，需要保持整體的完整性，不允許隨意進(jìn)行更改，所有的優(yōu)化設(shè)計(jì)都必須符合基本的約束條件，這些條件包括的內(nèi)容比較寬泛，例如，房屋建筑過程中的裂縫寬度、建筑本身的強(qiáng)度約束、尺寸大小的約束、構(gòu)建的相關(guān)約束等，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，各種約束條件必須嚴(yán)格執(zhí)行，在實(shí)際建成后還需要與設(shè)計(jì)之初的條件進(jìn)行認(rèn)真的比對，防止出現(xiàn)偏差現(xiàn)象，只有這樣，才能最大限度的滿足整個(gè)建筑工程的質(zhì)量要求。同時(shí)，可以充分借助“互聯(lián)網(wǎng)+”衍生出的信息手段，將各種約束條件編輯成一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，方便快速的運(yùn)算核驗(yàn)是否符合基本要求，這樣可以提高工作效率，避免延誤拖沓現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）科學(xué)分析綜合結(jié)果。通過一定的方式得出基本的計(jì)算結(jié)果后，我們必須將結(jié)果與最初的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和分析，在保證整體建筑要求的基礎(chǔ)上，選擇一個(gè)符合企業(yè)、業(yè)主等各方要求的最佳的方案。在問題分析上，我們必須從房屋建筑整體出發(fā)，綜合全面的考慮相關(guān)問題，對一些可能帶來嚴(yán)重影響的問題可以立項(xiàng)研究，進(jìn)行多角度的、深層次的分析，嚴(yán)禁模棱兩可、差不多現(xiàn)象的存在。該流程在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中占有非常重要的位置，選擇一個(gè)科學(xué)的方案，不僅能保證建筑房屋的安全性、實(shí)用性，還能保證建筑結(jié)構(gòu)的藝術(shù)性和美感性，同時(shí)，還能對建筑工程的整體投入產(chǎn)生有利的影響。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 優(yōu)化房屋建筑的局部性以及整體性

在設(shè)計(jì)方面，建筑都有著一定的復(fù)雜性以及層次性的特征。站在層次性的角度來看，其涵蓋了建筑的安裝體系和結(jié)構(gòu)相關(guān)體系以及整體設(shè)計(jì)體系，而許多下屬體系又包括在以上的體系當(dāng)中，因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)房屋的過程中應(yīng)優(yōu)化相應(yīng)的下屬系統(tǒng)，突破關(guān)聯(lián)橫向性，完成疊加型工程。站在復(fù)雜性的角度來講，其包括建筑零部件以及建筑材料的選取，所以要從整體著手來優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，這樣才能夠達(dá)到整體設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。

3.2 階段性的優(yōu)化

房屋設(shè)計(jì)人員應(yīng)在工程使用年限之內(nèi)，相應(yīng)的優(yōu)化每一個(gè)階段的設(shè)計(jì)方案，與此同時(shí)，設(shè)計(jì)者要對每一階段的特點(diǎn)進(jìn)行考察，同實(shí)際情況相結(jié)合來確定優(yōu)化的方式。通過這樣的方式，能夠使建筑整體壽命得以延長，還可在建筑質(zhì)量得以保障的前提下，讓建筑企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 優(yōu)化樁基礎(chǔ)

預(yù)制樁以及灌注樁都包括在建筑樁基礎(chǔ)當(dāng)中，在實(shí)際的過程中很難控制灌注樁的施工質(zhì)量，再加上其施工時(shí)間較長、施工工藝較為復(fù)雜，所以可引入預(yù)制樁使用，這樣能夠使相應(yīng)工序得以減少。值得注意的是，隨著樁基的深入，土壤逐步增大對于樁基摩擦，因此一定要對較長預(yù)制樁進(jìn)行選擇。

3.4 合理性的優(yōu)化建筑主體的上部結(jié)構(gòu)

要將相應(yīng)模型建立起來，并系統(tǒng)優(yōu)化房屋建筑上部結(jié)構(gòu)。首先，要科學(xué)地對剪力墻進(jìn)行設(shè)置，確保均勻的剪力墻質(zhì)量，這樣能夠使整體樓層結(jié)構(gòu)中心以及樓層中平面剛度中心點(diǎn)得以重合，避免其遭受風(fēng)力以及地震的迫壞。其次，在建設(shè)房屋時(shí)，假如有充分的條件，要盡量大開間構(gòu)造剪力墻，使剪力墻的墻肢長度得以加長，這樣能夠使墻肢數(shù)量得以縮減，還能夠在達(dá)到相關(guān)要求的前提下避免使用到混凝土。再次，一般情況下是由普通型的鋼材鑄造成剪力墻暗樁，為了減少鋼筋的使用數(shù)量，使相應(yīng)成本得以縮減，可對較大剪力墻進(jìn)行采用來達(dá)到目的。假如建筑本并不具備相應(yīng)條件，且有著較嚴(yán)格的抗壓抗震要求，就不可對過大剪力墻進(jìn)行構(gòu)造。

3.5 協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要確保整體建筑的平面和整體建筑的結(jié)構(gòu)密切的配合，這樣不僅能夠保障結(jié)構(gòu)的合理性，還能夠提升建筑的美觀性。從建筑系統(tǒng)的角度來講，支柱同墻體不可有錯(cuò)位的情況出現(xiàn)，且截面面積要同高度相同。在設(shè)計(jì)樓梯時(shí)，對于那些有較多受力的轉(zhuǎn)角區(qū)域，所選的承重材料應(yīng)為高強(qiáng)建材，這樣能夠有效地使自重得以降低。從整體的角度來講，要確保質(zhì)心和剛心以及重心三者正確交疊，避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況。

4 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，是建筑功能以及建筑質(zhì)量的保障。在當(dāng)前建筑技術(shù)以及人們居住理念不斷提升的背景下，明確在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，不單要滿足基本的功能需求，還應(yīng)考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、整體美觀性。為此就需要采取優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

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