房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用研究

鄧鐵軍

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，現(xiàn)代建筑的設(shè)計風(fēng)格不僅需要有一定的使用價值，還需要在必要的方面更加美觀和安全，方便施工。通過對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，可以有效發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備、建材性能，較之于傳統(tǒng)設(shè)計，有其自身的優(yōu)勢。在合理優(yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)慕档驮靸r，為建筑企業(yè)獲得更多的利益。同時，還有對結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將房屋結(jié)構(gòu)層次系統(tǒng)化結(jié)合在一起，提高房屋質(zhì)量，確保業(yè)主的安全、舒適。

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu);設(shè)計;建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化技術(shù)

改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)、科技取得了長足的發(fā)展和進(jìn)步，人民生活水平和生活質(zhì)量顯著提高，各地城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快。住宅建筑作為城市建設(shè)和人們生活的基礎(chǔ)設(shè)施，其設(shè)計理念和設(shè)計方法不僅關(guān)系到人們的居住體驗，而且關(guān)系到生命財產(chǎn)的安全。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，我們應(yīng)該從實際出發(fā)，充分考慮施工過程的便利性，確保施工項目能夠快速完成。在住房建設(shè)中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計將影響住房建設(shè)的質(zhì)量和使用壽命，因此優(yōu)化住房結(jié)構(gòu)設(shè)計是提高住房建設(shè)質(zhì)量的重中之重。在建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的合理性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步提高建筑的整體美觀。因此，有必要加強(qiáng)這方面的分析。

一、結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化的重要性

隨著我們的城市進(jìn)程的加快，城市建設(shè)用地越來越緊張，越來越多的高層建筑， 高層建筑能夠緩解城市用地緊張現(xiàn)狀，只有通過研究高層建筑中的應(yīng)用，以滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)，基于合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實現(xiàn)，并且能夠滿足建筑的具體需求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。建筑施工企業(yè)實現(xiàn)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在確保建筑工程的整體質(zhì)量可以滿足人們的需求上，對系統(tǒng)架構(gòu)的分析的基礎(chǔ)上設(shè)計和研究， 并且應(yīng)當(dāng)將現(xiàn)代設(shè)計理念合理的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計觀念中，與此同時，在這個過程中， 要對住房建設(shè)項目成本進(jìn)行控制。根據(jù)以往建筑工程的施工經(jīng)驗，在房屋建筑工程設(shè)計中，如果員工能將經(jīng)濟(jì)效益與施工技術(shù)有效地合理結(jié)合，最終設(shè)計方案科學(xué)合理，能使建筑企業(yè)獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，在房屋建設(shè)過程中，要充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備和建筑材料的性能，使兩者都能更好地為房屋建設(shè)工程服務(wù)。此外，從實踐的角度來看，建筑結(jié)構(gòu)的層次應(yīng)該是統(tǒng)一的，這樣才能進(jìn)一步提高建筑工程的整體質(zhì)量，滿足人們的生活需求。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）構(gòu)建優(yōu)化模型

（1）科學(xué)選擇設(shè)計變量。一般來說，在設(shè)計變量中，在實際優(yōu)化過程中，影響建筑結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為設(shè)計過程中的關(guān)鍵變量。例如控制目標(biāo)相關(guān)參數(shù)、約束相關(guān)參數(shù)等參數(shù)。此外，還有一些影響范圍很小，或局部性和特定需求的結(jié)構(gòu)能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計過程中涉及到一些參數(shù)內(nèi)容，在具體操作過程中， 可以通過各項參數(shù)的合理應(yīng)用完成相應(yīng)的表示，這樣我們就可以使設(shè)計量、計算量、編制程序的工作量減少，使工作變的簡答化。

（2）確定目標(biāo)函數(shù)。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須從建設(shè)項目的設(shè)計，找到一組可以滿足預(yù)定條件的截面幾何尺寸、鋼筋截面積以及相應(yīng)的失效的概率函數(shù)，以最大程度地降低項目成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）確定約束條件。針對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化來說，必須確保房屋結(jié)構(gòu)自身的可靠度能夠滿足使用需求，不得對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞，在該過程中要確定優(yōu)化設(shè)計相關(guān)約束條件，通過分析可以確定約束條件主要包括：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、裂縫寬度、構(gòu)件單元、尺寸等多項由于約束內(nèi)容，每一項約束內(nèi)容都會對房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化造成一定影響，為了保證房屋建筑構(gòu)成的最終的質(zhì)量能夠滿足人們的使用需求，必要確定各項約束條件。

（二）設(shè)定優(yōu)化設(shè)計計算方案

依據(jù)可靠度，完成對房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，在該過程中涉及到了多約束、非線性優(yōu)化、復(fù)雜變量等多項問題，開展相應(yīng)的分析計算過程中，通常情況下相應(yīng)的工作人員會將約束優(yōu)化問題合理的轉(zhuǎn)換為沒有約束的問題，最終完成相應(yīng)的求解操作。從目前的情況來看，復(fù)合形法、拉氏乘子法等方法是優(yōu)化設(shè)計過程中常用的方法，并且在實際應(yīng)用過程中也取得了不錯的效果。

（三）設(shè)計相關(guān)程序

根據(jù)可靠性，確定房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計模型，以及優(yōu)化設(shè)計方法和計算方案的實際應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，編寫出優(yōu)秀的程序，該程序應(yīng)具有功能齊全、速度快等特點(diǎn)。

（四）注重結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的層次性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用在許多方面，優(yōu)化整體效果，你需要充分考慮結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和復(fù)雜性，住房建設(shè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計、安裝設(shè)計系統(tǒng)充分關(guān)注，設(shè)計師必須了解下屬系統(tǒng)優(yōu)化的重要性，使項目整體目標(biāo)實現(xiàn)。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計使用壽命的保證，應(yīng)按期實施，研究不同階段和性質(zhì)，確定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使建筑設(shè)計企業(yè)的效益盡可能有效的提高。

（五）充分重視其結(jié)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)化

在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)和屋面體系優(yōu)化設(shè)計時，要綜合考慮多方面因素，加強(qiáng)對房屋結(jié)構(gòu)選型、整體布局和造價的分析研究。為了使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計與時代的進(jìn)步保持一致，必須注意結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷創(chuàng)新，從根本上考慮盡量把剛度差異、質(zhì)量中心差別縮小。以通過在豎直方向上進(jìn)行設(shè)計使得豎直方向上的承重構(gòu)建相互貫通起來，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計具有良好的對稱性。

（六）分析結(jié)果

針對相應(yīng)的計算結(jié)果，應(yīng)根據(jù)實際情況完成相應(yīng)的對比分析。在此期間，工作人員必須全面考慮這個問題。這一步在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化過程中起著重要的作用。選擇合理的設(shè)計方案，一方面可以保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性、美觀性和合理性。另一方面，也會在一定程度上影響住房建設(shè)項目的整體資金投入，這也是相關(guān)人員在具體工作中應(yīng)該注意的內(nèi)容。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，全面考慮問題，只注重經(jīng)濟(jì)效益而忽視技術(shù)要求是不合理的。同樣，只注重技術(shù)而忽視經(jīng)濟(jì)要求也是不合理的。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，要把握經(jīng)濟(jì)與技術(shù)并重，找到兩者的平衡點(diǎn)。只有這樣才能保證最終結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性。

三、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

（1）在房屋使用年限期間，對各個階段進(jìn)行優(yōu)化，從而延長房屋建筑的使用壽命。

（2）現(xiàn)代住宅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次多。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對整個建筑結(jié)構(gòu)體系、安裝體系等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，通過多層次的手段對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化。例如，建筑的局部加固可以通過外部加固來完成，這樣可以提高建筑的質(zhì)量。

（3）現(xiàn)代建筑下部普遍采用預(yù)制樁和灌注樁基礎(chǔ)。通過分析發(fā)現(xiàn)，與灌注樁相比，在具體的施工過程中更容易控制預(yù)制樁的工程量。因此，在實際施工過程中經(jīng)常采用預(yù)制樁，這樣可以減少工序和相應(yīng)的操作時間。

（4）房子里有很多排水設(shè)備和機(jī)械設(shè)備。一些重型排水設(shè)備和機(jī)械應(yīng)合理地安裝在地下室，以確保特定深度和保留在建筑工程排水管道的大小應(yīng)滿足排水系統(tǒng)的實際需要，以確保建筑的水可以排放到建筑物的外面。

（5）建筑物內(nèi)的電氣管道一般安裝在墻體和地面上。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮電氣管道的安裝，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，以保證電氣管道的合理性。

四、結(jié)束語

現(xiàn)代住房制度出現(xiàn)的復(fù)雜化的變動趨勢后， 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作存在相對較多的注意事項，一些特殊結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，設(shè)計師在首輪設(shè)計工作結(jié)束之后可以對結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)加以潤色， 通過使用優(yōu)化方法來將結(jié)構(gòu)變得更為合理。房屋結(jié)構(gòu)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法涉及多方面，也是一個非常復(fù)雜而全面的技術(shù)方案優(yōu)化過程。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中不但要注重房屋的耐用性、實惠型、舒適性，而且還要保證房屋外形美觀、安全性高，這些因素是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目標(biāo)， 同時相互間聯(lián)系非常緊密，相輔相成，而不是相互矛盾的。設(shè)計師需要綜合考慮房子的性能，最后確定最有利于提高建筑性能的設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上，積極探索新的設(shè)計方法，應(yīng)用新的技術(shù)，更好地實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)。為了提高建筑工程的整體質(zhì)量，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)合理應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)。因此，設(shè)計師應(yīng)該通過不斷學(xué)習(xí)和實踐，提高自己的專業(yè)能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，從而推動我國建筑業(yè)的發(fā)展步伐。

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