房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用分析

王娜娜

摘要：在新時代背景下，人民群眾越來越重視房屋建筑的使用功能，對于建設(shè)企業(yè)來講，在最小資金投入的基礎(chǔ)上滿足居民對房屋功能的使用要求，在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，運用合理的優(yōu)化技術(shù)至關(guān)重要。鑒于此，本文重點研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用要點。

關(guān)鍵詞：房屋建筑工程;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計優(yōu)化

一、結(jié)構(gòu)優(yōu)化對房屋設(shè)計的意義

在房屋建筑施工過程當(dāng)中，優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作能夠有效提升施工的質(zhì)量和效果，且能夠有效降低施工的成本，進(jìn)而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在房屋建筑工作開展的過程當(dāng)中其遵循的原則是增強(qiáng)房屋建筑整體的安全性。優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，能夠全面提高房屋建筑工程的安全性能，且能夠有效增加企業(yè)的利潤空間，促進(jìn)企業(yè)更好的發(fā)展。在建筑項目開展的過程當(dāng)中，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，有效增強(qiáng)其方案的正確性，科學(xué)性，合理性和可行性，以減少不必要的經(jīng)濟(jì)浪費。同時，能夠避免因設(shè)計不合理而增加施工的難度和成本。在優(yōu)化房屋建筑設(shè)計工作開展過程中，其目的是為了提高居住者的居住體驗，切實保障居住者的生活品質(zhì)，能夠有效提高居住者的滿意度，為居住者提供更加舒適的環(huán)境，能夠有效實現(xiàn)建筑行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。

二、優(yōu)化設(shè)計的原則

（一）合理性

城市的發(fā)展和科技的進(jìn)步推動了房屋建筑技術(shù)的不斷提升，并對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不僅可以降低工程投入，節(jié)約建設(shè)成本，更重要的是讓結(jié)構(gòu)方案更合理。如果僅以節(jié)約資金投入作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的判別依據(jù)，而不考慮結(jié)構(gòu)方案的合理性，那么結(jié)構(gòu)的優(yōu)化將無任何價值和意義，并且不能保證結(jié)構(gòu)合理性的優(yōu)化設(shè)計也是行不通的，因此，合理性是設(shè)計人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本原則和前提條件。

（二）功能性

房屋建筑的功能性可通過優(yōu)化設(shè)計體現(xiàn)，在優(yōu)化過程中，不能以除去建筑物內(nèi)部承壓梁的形式提升空間范圍，房屋建筑的功能和居住環(huán)境的舒適度是優(yōu)化設(shè)計的重要原則，尤其是在目前的經(jīng)濟(jì)條件下，對房屋設(shè)計方案進(jìn)行選擇時，消費者有更加具體的功能性要求，只有在滿足房屋功能性要求的前提下，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化才能發(fā)揮它的實際價值和作用。

（三）經(jīng)濟(jì)性

對建筑材料的優(yōu)化使用是房屋設(shè)計經(jīng)濟(jì)性原則的另一個方法，建筑施工是一個涉及多個領(lǐng)域的綜合性大型工程，并且隨著經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，各個方面，如鋼筋、混凝土、水泥、砌體等都需要投入大量的資金，進(jìn)行工程建設(shè)時，各個分支的資金使用十分有限，這就要求在保證安全性的條件下，遵循經(jīng)濟(jì)性原則，通過節(jié)能材料的合理選擇嚴(yán)格控制建筑成本，合理安排施工流程，減少不必要的成本投入。但是，并不能為了滿足經(jīng)濟(jì)性原則而出現(xiàn)“豆腐渣”工程，保證居民的生命財產(chǎn)安全是經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計和施工的基礎(chǔ)。

三、在應(yīng)用設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的過程中存在的問題

要知道，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個多目標(biāo)的問題，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，所以只采用房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)無法滿足整個房屋建筑工程的要求。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，很多設(shè)計人員對設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用缺乏一定的綜合性分析，只是滿足了部分目標(biāo)的設(shè)計要求，沒有實現(xiàn)對整個工程效益最大化的設(shè)計。很多設(shè)計人員在實際的工作過程中，雖然通過運用計算機(jī)軟件的方式對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，但是忽視了計算機(jī)軟件的局限性，無法將房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)度以及建筑功能等方面的因素植入到計算機(jī)軟件中去，對這些要素缺乏綜合性的分析，這不僅無法將房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的作用充分發(fā)揮出來，更是無法滿足整個房屋建筑工程的需求。與此同時，設(shè)計人員在對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化的過程中，在通常情況下都是從小的方面著手進(jìn)行，沒有從整體的角度對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，按照房屋結(jié)構(gòu)的尺寸和構(gòu)件截面的要求對其進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，沒有深入的了解及分析房屋結(jié)構(gòu)尺寸和構(gòu)件截面對房屋整體結(jié)構(gòu)的影響。

四、建筑結(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

（一）模型的設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的模型建設(shè)必須先獲取結(jié)構(gòu)設(shè)計中所涉及到的各種具體數(shù)據(jù)信息，然后從中提取出相關(guān)變量的數(shù)據(jù)信息，并以此為基礎(chǔ)建立函數(shù)模型。再利用大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化手段計算并制作出最優(yōu)設(shè)計方案。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的模型的建立需要注意以下幾項事情。首先，在選擇設(shè)計變量的時候，一定將影響整體設(shè)計的因素作為首選，其他影響作用較小的因素可以作為參考數(shù)據(jù)，這樣可以提升工作效率。其次單獨將建筑切面的尺寸及與建筑截面積相關(guān)的數(shù)據(jù)整理出來，并制成相關(guān)的函數(shù)，這樣可以在一定程度上避免資源浪費，節(jié)省成本。再者，要結(jié)合用戶的各種需求，比如房屋的空間規(guī)劃、變形情況的規(guī)定、審美需求等方面，在設(shè)計時都要結(jié)合實際情況考慮在內(nèi)，最大程度滿足用戶的需要。

（二）優(yōu)化建筑主體

房屋建筑的主體在一定程度上決定了房屋整體的安全性和穩(wěn)定性。房屋建筑頂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先要建立基本的模型并進(jìn)行不斷地優(yōu)化。在施工的過程中，剪力墻的設(shè)置，是建筑頂部的基本結(jié)構(gòu)，它能夠極大限度地保證建筑的整體質(zhì)量并且實現(xiàn)建筑的均勻設(shè)置，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的剛度中心分布能夠與結(jié)構(gòu)的中心重合，突出建筑的抗震、抗風(fēng)的能力。在設(shè)的過程中，在條件允許的情況下，盡量增加剪力墻的長度，能夠有效地減少剪力墻的數(shù)量，這種措施能夠有效地加強(qiáng)剪力墻的穩(wěn)定性也能夠基本降低建筑對混凝土的消耗。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展過程中，由于每一位設(shè)計師都有自己獨特的價值追求，經(jīng)驗和人生閱歷，在工作過程中，常會形成獨特的與眾不同的設(shè)計觀念和理念。例如，重慶美術(shù)館向人們傳遞出的是一種現(xiàn)代感和藝術(shù)感，讓人們在欣賞的過程當(dāng)中，能夠感受到建筑結(jié)構(gòu)的獨特魅力。因而在優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當(dāng)中，則需要彰顯出房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的理念，并形成一個特有的概念，充分考慮到人們的居住需求，不斷提高房屋建筑的舒適度。

（四）安全為本

優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最基本原則就是保障房屋建筑的安全性。在汶川地震中，幾乎所有的房屋都倒塌了，而處于地震帶的日本則顯得更加從容。究其原因，則是因為日本的房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性更強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抵御能力，因而在災(zāi)害發(fā)生時能夠有效保障居民用戶的人身安全，且在自然災(zāi)害發(fā)生時，能夠有效減少財產(chǎn)損失。所以在優(yōu)化我國房屋建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)的工作開展的過程當(dāng)中，首先要提高建筑整體的抗震能力，合理提高房屋建筑的剛度，穩(wěn)定性和承載力。在優(yōu)化房屋建筑設(shè)計的過程

中，還需要綜合考慮到其他不安全事故對居民用戶生命財產(chǎn)安全所帶來的不利影響，切實保障居民用戶的生命財產(chǎn)安全。可以通過對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，多渠道設(shè)防等工作以全面提高房屋建筑整體的安全性和穩(wěn)定性。在多層砌體房屋中，可以在墻體里配上鋼筋網(wǎng)片或鋼筋，以增強(qiáng)其抗壓抗震能力。

（五）細(xì)節(jié)處理

為了全面提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，還需要加強(qiáng)其細(xì)節(jié)處理工作。這就要求其相應(yīng)的工作人員能夠不斷積累工作經(jīng)驗，以更加嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的態(tài)度去面對其工作中的各個細(xì)節(jié)，不斷克服其工作中存在的問題，以避免因工作失誤，增加后期工作的難度。因而在優(yōu)化房屋建筑工作開展的過程中，則要求相應(yīng)的工作人員能夠結(jié)合具體的施工現(xiàn)場，加強(qiáng)現(xiàn)場勘察，進(jìn)而保障房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性。在優(yōu)化房屋建筑整體結(jié)構(gòu)工作開展的過程當(dāng)中，首先要改變設(shè)計人員的工作觀念，使得其相應(yīng)的工作人員能夠大膽嘗試，且能夠結(jié)合具體的施工環(huán)境和實際的使用需求進(jìn)行全面考量，進(jìn)而減少不合理的費用支出。通過有區(qū)分的優(yōu)化設(shè)計，不斷提高房屋建筑整體的穩(wěn)定性和承載力。

（六）確定計算優(yōu)化方案

從建筑結(jié)構(gòu)的可靠性方面出發(fā)，分析建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計中需要考慮到約束性與非線性優(yōu)化的問題，綜合考慮多重變量參數(shù)，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算中，約束優(yōu)化問題需要逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束優(yōu)化問題，結(jié)合工程的實際情況，以及具體的要求來選擇使用合理的建筑與優(yōu)化設(shè)計計算方法，以確保最終的計算結(jié)果更加具有合理性。

（七）強(qiáng)化計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的日新月異，使得計算機(jī)技術(shù)在各行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用，不但提高了各行業(yè)的工作效率，而且節(jié)省了時間和成本，解決了很多難以用人腦計算的、復(fù)雜的疑難問題，因此受到了人們的歡迎。

計算機(jī)技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，如果能夠被科學(xué)合理的加以應(yīng)用，就可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中真正實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)的有效應(yīng)用。計算機(jī)技術(shù)在運算上有著獨特的高效性和準(zhǔn)確性，在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，對于那些設(shè)計人員進(jìn)行統(tǒng)計和計算起來有困難的數(shù)據(jù)，都能夠應(yīng)用相應(yīng)的計算機(jī)軟件進(jìn)行系統(tǒng)和準(zhǔn)確的分析，并且給出優(yōu)化后的結(jié)果。從而利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)使設(shè)計人員，更加直觀地了解和掌握技術(shù)優(yōu)化的結(jié)果。

五、結(jié)語：

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)不僅可有效提高建筑物耐久性、安全性以及功能性等特征，而且可以在滿足人們對多樣化居住需求的條件下，提升房屋的經(jīng)濟(jì)性與美觀性，并降低房屋建筑的建設(shè)成本。因此，設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，應(yīng)結(jié)合自身經(jīng)驗充分利用優(yōu)化技術(shù)確定科學(xué)、合理的方案，盡可能地降低資金投入，提高項目經(jīng)濟(jì)性能。在實際工程應(yīng)用中，雖然結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計還存在各種各樣的困難，但是經(jīng)驗越豐富的設(shè)計人員應(yīng)利用現(xiàn)有技術(shù)方法和經(jīng)驗推動結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的進(jìn)一步發(fā)展。

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