房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

【摘要】房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響到建筑的整體質(zhì)量。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)建筑已經(jīng)難以滿足當(dāng)今社會(huì)的需要。建筑不僅應(yīng)當(dāng)具有使用價(jià)值，還應(yīng)當(dāng)從安全、經(jīng)濟(jì)、美觀等角度出發(fā)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，充分利用空間資源。

【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是通過(guò)優(yōu)化方法對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合升級(jí)。既能滿足人們對(duì)建筑產(chǎn)品不斷改進(jìn)的新要求，又能促進(jìn)建筑企業(yè)不斷創(chuàng)新，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。為了保證設(shè)計(jì)的科學(xué)合理的優(yōu)化，有必要了解建筑的質(zhì)量和周圍的環(huán)境。

1、設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用

對(duì)于房屋建筑企業(yè)來(lái)講，其追求目標(biāo)在于保證房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時(shí)最大程度地節(jié)省建筑設(shè)計(jì)有關(guān)費(fèi)用和控制施工成本，房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，在此基礎(chǔ)上增加美感，才能滿足不同層次的用戶需求，也能給建筑企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)利益。與老舊建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)相比，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案可以大幅降低建筑成本，并且利用巧妙的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠提高建筑材料的利用率，做好屋內(nèi)各獨(dú)立單元更好的配置，提高居住舒適度。

2、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟

2.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的本質(zhì)在于從變量中提取重要參數(shù)，建筑工程往往涉及多個(gè)數(shù)值，這些數(shù)值通常是設(shè)計(jì)人員定稿的參考值，因此對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)首先是選擇變量，一個(gè)變化因素較小的數(shù)值參考指標(biāo)對(duì)于設(shè)計(jì)具有重要意義，能夠有效降低建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化和相關(guān)計(jì)算工作的難度，有利于設(shè)計(jì)師更快地找到設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)組，從而選擇最佳設(shè)計(jì)方案。出于對(duì)房屋結(jié)構(gòu)耐久性的考慮，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)結(jié)合房屋的尺寸、結(jié)構(gòu)、剛性和變形與裂隙限度等多個(gè)方面分析，確保各個(gè)條件都能滿足相關(guān)要求。其次，在設(shè)計(jì)時(shí)，將房屋橫截面以及鋼筋的尺寸提前設(shè)定，設(shè)計(jì)人員需要找出符合事先設(shè)定值的函數(shù)組，做好目標(biāo)函數(shù)的確定及約束條件，才能最大程度地滿足設(shè)計(jì)要求，降低有關(guān)費(fèi)用。

2.2 優(yōu)化計(jì)算方法

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化涉及多項(xiàng)復(fù)雜的變量，計(jì)算方法也很多，在演算過(guò)程中需要根據(jù)需求盡量選擇簡(jiǎn)便的運(yùn)算方法，才能提高設(shè)計(jì)師的工作效率，避免不必要的精力耗費(fèi)。此外，功能與用途齊全且運(yùn)轉(zhuǎn)高效的設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化上能夠發(fā)揮重要作用，因此設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)程序選擇的重視度。在各種數(shù)據(jù)計(jì)算之后，設(shè)計(jì)師需要認(rèn)真分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論，找到設(shè)計(jì)方案間的共通點(diǎn)與差異，綜合衡量后確定最佳方案。房屋建筑投資成本較高，涉及的利益成員也較多，因此設(shè)計(jì)師在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)還需要結(jié)合工程效益以及技術(shù)含量等條件多角度思考，避免出現(xiàn)顧此失彼的情況。

3、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)壽命

任何建筑工程項(xiàng)目在限定的使用期內(nèi)都可以找到不同的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，因此設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合不同階段以及不同性質(zhì)特點(diǎn)的房屋建筑確定優(yōu)化方法。房屋建筑的品質(zhì)決定了居住質(zhì)量，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注房屋落成后的實(shí)際使用效果，確保其結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)某休d能力和壽命，從而能夠強(qiáng)化工程質(zhì)量，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程當(dāng)中體現(xiàn)其作用價(jià)值，避免在應(yīng)用中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞。

3.2 整體與局部設(shè)計(jì)優(yōu)化

從房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的整體來(lái)看，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常包括設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及安裝設(shè)計(jì)三大體系，而各體系之下又細(xì)分為多個(gè)下屬體系，因此在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)分別對(duì)每個(gè)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保能夠有效突破各個(gè)布局間的橫向關(guān)聯(lián)，使不同環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)搭配。由于建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也涉及材料選擇、結(jié)構(gòu)類型選擇等內(nèi)容，要想得到更好的優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須兼顧整體與局部雙方面的優(yōu)化。

3.3 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

房屋結(jié)構(gòu)的框架荷載條件是固定的，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量只能是梁柱桿件的截面尺寸，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)調(diào)整截面面積進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。房屋框架中的任何一個(gè)梁柱截面尺寸發(fā)生變化，都會(huì)影響到整體建筑結(jié)構(gòu)的受力分布情況，因此當(dāng)單個(gè)構(gòu)件截面尺寸發(fā)生變化之后都需要重新計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，這無(wú)疑增加了大量的計(jì)算工作。因此在實(shí)際工作中如果僅有一次優(yōu)化可以假定桿件截面尺寸不會(huì)影響框架內(nèi)力分布，但如果全部桿件都進(jìn)行優(yōu)化則必須對(duì)內(nèi)力情況重新進(jìn)行分析。

3.4 上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)建筑具有重要影響，優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)必須布設(shè)好具有抵抗水平剪刀力的剪力墻，剪力墻質(zhì)量均勻是保證對(duì)稱樓層平面的剛度中心與樓層結(jié)構(gòu)的中心重合，從而保證在巨大外力作用下整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在地質(zhì)條件較好且抗震條件允許的情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選用大開間剪力墻，能夠有效減少墻肢數(shù)量以及混凝土使用量。

3.5 協(xié)調(diào)與排水系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用

目前，房屋建筑排水系統(tǒng)房間存在許多機(jī)械設(shè)備，由于其荷載強(qiáng)度與荷載能力較大，這就會(huì)給系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)確保管道的預(yù)留深度和預(yù)留尺寸，來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用效果。具體來(lái)說(shuō)，可通過(guò)加固樓板的鉆孔位置，來(lái)提高排水系統(tǒng)的運(yùn)行效果。此外，還要注重水平方向系統(tǒng)管道的設(shè)置，即水平管線是否貫穿梁柱。

3.6 結(jié)構(gòu)同建筑的協(xié)調(diào)優(yōu)化

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能保證建筑的結(jié)構(gòu)同整體平面的配合緊密，從而實(shí)現(xiàn)造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的效果。在進(jìn)行建筑柱及墻的布設(shè)時(shí)，應(yīng)同房建平面的功能需求相一致，每個(gè)房間的進(jìn)深、開間都應(yīng)保持統(tǒng)一。建筑系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)潔，墻與柱不可以出現(xiàn)錯(cuò)位情況，每一層的高度及截面面積應(yīng)相同。

結(jié)語(yǔ)：

由上可見，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以很好地滿足現(xiàn)階段房屋設(shè)計(jì)工作的多種要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本的優(yōu)化。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化綜合性較強(qiáng)，在技術(shù)篩選過(guò)程中需要涉及多項(xiàng)因素的考量，在實(shí)際操作中，應(yīng)當(dāng)秉承實(shí)事求是的設(shè)計(jì)原則，不斷創(chuàng)新，以期為建筑企業(yè)更好地控制造價(jià)成本，平衡買賣需求。

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作者簡(jiǎn)介：

陳則康，廊坊市京御幸福房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，河北廊坊。