結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用解析

耿柏韜

遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110005

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計往往在很大程度上體現(xiàn)了一座城市的經(jīng)濟發(fā)展狀況，并且可以反映一個城市或一個國家的文化特征和民族特征。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計代表著一座建筑的靈魂，要使建筑行業(yè)得到更廣闊的發(fā)展前景，需要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法進行研究。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點及重要性

1.1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是一項非常復(fù)雜的環(huán)節(jié)，需要建筑設(shè)計過程的每個環(huán)節(jié)都互相協(xié)調(diào)。對于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，房屋的外觀和質(zhì)量需要得到有效保證。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是指對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)要互相結(jié)合和協(xié)調(diào)，盡量減少施工損耗和施工成本，從而保證房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量和外觀，實現(xiàn)其實用價值，并使房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計得到科學(xué)合理的優(yōu)化。

另外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)與外觀設(shè)計相結(jié)合。一些建筑在設(shè)計中過于強調(diào)創(chuàng)作的新穎與美觀，沒有與結(jié)構(gòu)設(shè)計進行有效的結(jié)合。而建筑物本身承受著巨大自重荷載與活載、扭矩、風(fēng)荷載等作用力，如果沒有按照建筑的結(jié)構(gòu)受力特征和基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而引發(fā)嚴重的安全事故。

1.2 建筑優(yōu)化設(shè)計的重要性

優(yōu)秀的建筑設(shè)計方案可以在保證房屋結(jié)構(gòu)具有實際使用價值的同時，大幅度提高建筑物的環(huán)保價值和經(jīng)濟效益。因此，優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不僅可以最大限度地節(jié)約建筑成本，還可以給建設(shè)方帶來巨大的經(jīng)濟效益，并且不會破壞周圍環(huán)境，在一定程度上與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境相融合，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。由此看來，科學(xué)合理地對建筑進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有利于體現(xiàn)建筑的綜合價值。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化內(nèi)容

2.1 對方案進行對比分析

在建筑的設(shè)計過程中，需要對各設(shè)計方案進行系統(tǒng)和全面的分析，總結(jié)各方案的優(yōu)勢與劣勢，最后結(jié)合實際情況確定最佳方案。在建筑施工中，往往會因為細節(jié)問題而影響建筑的整體結(jié)構(gòu)，因此，進行方案對比時，要注重對細節(jié)的分析，從而保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性[1]。

2.2 對建筑結(jié)構(gòu)進行分段優(yōu)化

結(jié)構(gòu)總體方案的構(gòu)思要建立在整體的概念上，處理好局部與整體的關(guān)系，使結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)達到最佳，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。把每個構(gòu)件都放在總體架構(gòu)環(huán)境中考慮，使每個構(gòu)件和其他構(gòu)件合理連接，達到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計標準，保持整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)一致性，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最大效能。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在實踐中的應(yīng)用

3.1 在建筑主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

由于剪力墻是建筑中使用較多的承重結(jié)構(gòu)，在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計過程中，需要合理優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)，將剪力墻進行合理的布置，使每層建筑結(jié)構(gòu)的重心與平面剛度中心相吻合，減少地震以及風(fēng)荷載對建筑整體的影響。另外，為了減少建筑施工過程中混凝土的用量，可以采用大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)，并且可以在一定程度上減少墻肢數(shù)量，從而降低成本，增加建筑內(nèi)部空間，更好地滿足人們對建筑空間的需求。

3.2 在建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

在建筑施工和設(shè)計中，基礎(chǔ)設(shè)計和施工至關(guān)重要，因此，需要對基礎(chǔ)進行合理的設(shè)計，并不斷進行優(yōu)化。在基礎(chǔ)設(shè)計過程中，要根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和環(huán)境選擇樁基類型，確定樁基的截面尺寸和配筋率，并確定樁基的布置間距，在滿足結(jié)構(gòu)性能和工程需要前提下，減少成本，滿足工程的經(jīng)濟效益。

3.3 在建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化設(shè)計中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，排水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的優(yōu)化是主要內(nèi)容。排水系統(tǒng)的優(yōu)化主要是指房屋建筑中的排水管道系統(tǒng)。通常情況下，建筑中排水系統(tǒng)的管道種類多，數(shù)量大，并且規(guī)格尺寸不同，在建筑內(nèi)部設(shè)有專門的排水系統(tǒng)房間，每個排水系統(tǒng)房間都布滿了各種管道，放置了大量的機械設(shè)備。在這些基礎(chǔ)上合理地建設(shè)排水系統(tǒng)的管道，并在保證管道的各項尺寸指標符合相關(guān)規(guī)定的情況下，可以直接在地下室對這些機械設(shè)備進行設(shè)置。另外，可以采用專用通氣管的排水管道系統(tǒng)或采用新型排水管道系統(tǒng)；排水立管宜采用乙字彎消能措施；排水管系應(yīng)加強通氣，保持管系內(nèi)氣壓平衡；建筑污水、廢水應(yīng)分開排放，以便廢水回收和污水處理廠進行污水處理。建筑結(jié)構(gòu)的電氣系統(tǒng)中，為了優(yōu)化供電系統(tǒng)，應(yīng)盡量根據(jù)負荷的等級采取相應(yīng)的措施。對于各級負荷的供電電源，要使其達到設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，用電單位要綜合考慮用電容量、用電設(shè)備的特性、供電的距離等因素，采用補償無功功率的措施，盡量減少電壓偏差，降低系統(tǒng)的阻抗，使三相負荷平衡[2]。

3.4 提高建筑抗震性能

要達到提高抗震性能的目的，必須在設(shè)計時從理念上和思想上高度重視，對建筑主體的整體設(shè)計進行科學(xué)研究，合理設(shè)計。為提高建筑的抗震性能，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面應(yīng)提高其規(guī)則性、力求簡單、并盡量做到均勻?qū)ΨQ。抗震性高的建筑應(yīng)具有一定的規(guī)則性，盡量少出現(xiàn)凸角結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計不能過于復(fù)雜。平面布置不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，會在地震作用下產(chǎn)生較強的扭轉(zhuǎn)作用，要注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端抗震墻或框架柱承載力的驗算。因此，在不對稱建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，要確保結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相重合，以避免或減小地震所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。另外，為了避免地震引起的建筑非彈性形變，應(yīng)使塑性變形集中在有延性能力的構(gòu)件上，提高建筑的剛度和整體穩(wěn)定性，從而提高建筑自身的整體抗震性能。

4 結(jié)語

在房屋的建設(shè)施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法至關(guān)重要，希望在今后的建筑施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠發(fā)揮出更重要的價值，促進社會的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。