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

沈焱

摘要：近年來，房屋建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理性受到越來越多人的關(guān)注，人們開始探索各種有效方法對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計加以優(yōu)化，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的運用就是一個有益探索。本文主要分析了房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要意義，然后對房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體內(nèi)容以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用展開探討。

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

引言

社會經(jīng)濟水平的提升改善了人們的整體生活質(zhì)量，人們對物質(zhì)生活追求的層次不斷提高。在建筑領(lǐng)域，建筑質(zhì)量、實用性、美觀性、舒適性等都成為現(xiàn)代人所追求的內(nèi)容，這無疑對現(xiàn)代房屋設(shè)計提出更高要求。在此形勢下，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中就需要不斷探索更為有效地優(yōu)化設(shè)計方法。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法作為一種兼顧經(jīng)濟性、美觀性、實用性以及環(huán)保性的優(yōu)化設(shè)計方法，恰恰滿足了現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的要求，因此應(yīng)在實踐中加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用研究。

一、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中以建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進行優(yōu)化設(shè)計，既可以提升建筑實用價值，還可以更好地提升建筑經(jīng)濟性與環(huán)保性。這與當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域追求品質(zhì)、節(jié)能環(huán)保的要求相一致。可以說，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進行優(yōu)化，對建筑的綜合效益提升具有重大的現(xiàn)實意義。

具體而言，建設(shè)方建筑開發(fā)的根本原則在于利用有限資源、成本實現(xiàn)最大的長期使用效益，從而實現(xiàn)建筑價值最大化。而建筑也只有在確保質(zhì)量優(yōu)質(zhì)且美觀、新穎的基礎(chǔ)上才能滿足現(xiàn)代人多樣化的居住需求，為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟利益。在這一方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比無疑在節(jié)省成本、優(yōu)化資源配置與利用等方面具有突出優(yōu)勢。因此，合理運用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，能夠在保證建筑安全性的基礎(chǔ)上最大程度的對房屋進行創(chuàng)新，以打造出更具時代特點的建筑產(chǎn)品。

二、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體內(nèi)容

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要涉及到房屋結(jié)構(gòu)模型、設(shè)計計算方案以及設(shè)計方案三方面內(nèi)容，所以房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計也主要圍繞這三方面內(nèi)容展開。

（一）創(chuàng)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

房屋結(jié)構(gòu)模型是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，因此建立房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型是一種較為常用優(yōu)化設(shè)計方法。具體而言，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立包含以下實施步驟

首先，要合理選確定計變量。該步驟需要從整體性角度來全面分析房屋結(jié)構(gòu)，找出可能影響房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的各種因素，并通過分析梳理找出主要因素，然后據(jù)此確定房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的設(shè)計變量。

其次，應(yīng)科學(xué)確定函數(shù)關(guān)系。函數(shù)關(guān)系也是優(yōu)化設(shè)計中不可或缺的，其需要結(jié)合變量計算得到相關(guān)參數(shù)如鋼筋截面積、幾何尺寸等，以確保這些參數(shù)都能夠與設(shè)計優(yōu)化條件相適應(yīng)。

最后，需綜合考量各相關(guān)條件。在具體優(yōu)化設(shè)計中，還需按照房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)范對其結(jié)構(gòu)的各因素進行綜合考量，如房屋建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐用性、經(jīng)濟性等，在保證其均符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)上進一步對這些加以優(yōu)化，以切實提升房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計水準(zhǔn)。

（二）選取合適方法進行設(shè)計計算方案優(yōu)化

設(shè)計計算方案同樣是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的中不可或缺的一部分。因此除了結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型構(gòu)建外，還需科學(xué)、合理地對設(shè)計計算方案加以優(yōu)化。一般常用的設(shè)計計算方案優(yōu)化方法有符合型法與拉式乘子法。這要求設(shè)計人員具體問題具體分析，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型選取合適的方法進行計算。同時還需把存在的約束條件進一步轉(zhuǎn)化成沒有約束的條件展開計算，并確保設(shè)計計算方案優(yōu)化的科學(xué)性與最終合理性。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計方案優(yōu)化

在完成房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案后，需進一步對其設(shè)計方案展開研究和分析。具體需要邀請各方代表參與到設(shè)計方案的分析中，研究討論出各種方案的優(yōu)點和缺點。再對方案中的細(xì)節(jié)進行研究論證，最終結(jié)合各方意見以及房屋的實際情況敲定最終的房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，以確保該方案具有最優(yōu)性。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的應(yīng)用

現(xiàn)代住宅工業(yè)化進程日益加快，人們越來越注重房屋住宅的實用性、經(jīng)濟性、美觀性、舒適性以及環(huán)保性。由此就誕生了多種結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法就是其中最為突出的一種。該設(shè)計方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用需要結(jié)合現(xiàn)代房屋住宅建設(shè)的要求對多個維度展開優(yōu)化，以提升房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)越性。

（一）整體與局部優(yōu)化中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的整體性要求，其結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及設(shè)計、結(jié)構(gòu)和安裝設(shè)計三方面內(nèi)容。而各項內(nèi)容之下又進一步細(xì)分出多個下屬體系。因此，在具體應(yīng)用中，設(shè)計人員需要對每個下屬體系依次進行優(yōu)化設(shè)計。同時優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)保證各種布局間能夠打破橫向關(guān)聯(lián)，且將各環(huán)節(jié)之間都彼此協(xié)調(diào)搭配起來。此外，由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)組成部分較多，涉及到材料選用、零部件選用和結(jié)構(gòu)類型篩選等諸多內(nèi)容，所以要最終得到房屋結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計，就需要從整體視角上進行全局把握，處理好整體和局部間的關(guān)系，保證兩者的相互協(xié)調(diào)，并不斷對兩者關(guān)系加以優(yōu)化，如此方能使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的作用得到最大化體現(xiàn)。

（二）壽命和分段優(yōu)化中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用

對于任何一個工程項目，其必然會存在各種設(shè)計方案，且房屋住宅建設(shè)的每個環(huán)節(jié)也會有不同方案。所以對于不同設(shè)計和施工階段都需要加以優(yōu)化和完善。針對這一要求，設(shè)計者必須根據(jù)各階段各自的性質(zhì)與特點，科學(xué)選擇出最佳的優(yōu)化方法。在選擇中要充分考慮到如何最大化延長建筑工程使用壽命，如此方能在保證房屋住宅使用壽命的基礎(chǔ)上對工程項目質(zhì)量加以提升，以達到保障建筑企業(yè)取得最大的經(jīng)濟效益和社會效益。

（三）房屋建筑上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用

上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中的重要內(nèi)容，其關(guān)系到整個房屋建筑最終的質(zhì)量。一般而言，上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需要一方面充分結(jié)合工程要求對剪力墻合理設(shè)計，保證其質(zhì)量高度均勻，如此方能使對稱樓層平面和樓層結(jié)構(gòu)中心在中心點和重心上保持重合，進而達到削弱地震和風(fēng)力惡劣自然條件或自然災(zāi)害下對房屋建筑整體結(jié)構(gòu)造成的不利影響。一般情況下，設(shè)計者需要在條件允許時盡可能采用大開間剪力墻構(gòu)造，同時重視剪力墻墻肢長度適量延長，如此不但能夠有效縮減墻肢數(shù)量，還能有效減少混凝土使用。但值得注意的是，若工程當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件不理想，且建筑又具有具有較強的抗震性能，就要求減少大開間剪力墻構(gòu)造的應(yīng)用。

（四）結(jié)構(gòu)與建筑協(xié)調(diào)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用

除整體與局部、壽命與分段、上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以外，房屋建筑結(jié)構(gòu)與整體平面間的結(jié)合也是需要重點優(yōu)化的內(nèi)容，即必須對整個建筑結(jié)構(gòu)加以協(xié)調(diào)優(yōu)化，以確保這樣建筑造型美觀性、結(jié)構(gòu)合理性能夠符合的預(yù)期。具體而言，房屋建筑中柱和墻的設(shè)計上需盡可能保證與建筑平面功能需求相一致、各房間進深與開間相一致。建筑系統(tǒng)應(yīng)做到簡潔，柱與墻之間避免錯位。

結(jié)束語：綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中需要注意做好結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型構(gòu)建、設(shè)計計算方案優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案優(yōu)化工作，同時在多維度設(shè)計工作中對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法加以應(yīng)用，如此方能使房屋建筑更加符合現(xiàn)代人的需求，提升房屋建筑的設(shè)計水平。

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