房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

那陽

摘 要：對于房屋建筑工程，結(jié)構(gòu)造價占據(jù)工程成本較大比例，通過 優(yōu)化設(shè)計能夠優(yōu)化經(jīng)濟效益。所以，在建筑設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)通過精心設(shè)計和溝通，制定合理的結(jié)構(gòu)方案，促使建筑成本得以降低。

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

1 前言

近年來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，不斷加大對建筑投入，為滿足人們生活環(huán)境、居住條件，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足耐久、安全和功能等要求，還需滿足美觀和經(jīng)濟的特點。筆者根據(jù)自身多年的建筑工程從業(yè)經(jīng)驗，主要分析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的運用。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容

對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，達到建設(shè)方使用標準，在考慮設(shè)計實際狀況，促進經(jīng)濟效益的原則。

優(yōu)化設(shè)計主要是構(gòu)建布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)受力狀況等，從較大方面而言，主要是通過結(jié)構(gòu)總體進行優(yōu)化設(shè)計，通過房屋的分布結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，主要劃分為細部結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、中間部分、上部構(gòu)造等優(yōu)化設(shè)計。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和經(jīng)濟之間的關(guān)系分析

首先，設(shè)計層數(shù)和用地面積的關(guān)系。立足表面角度，主要是高層建筑、多層建筑，隨著層數(shù)逐漸增加，建筑物使用面積也越來越少。但對于實際情況而言，建筑層數(shù)逐漸增加，高度也隨之增加，必然會增加相鄰建筑的距離，擴大土地的使用面積。因此，對于建筑總單位而言，建筑層數(shù)、土地面積并未有必然關(guān)系，需充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，探索層數(shù)和用地面積之間的關(guān)系。

其次，設(shè)計層數(shù)和分部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在同一建筑物體中，一般共用一個屋蓋部分，設(shè)計層數(shù)越多，屋蓋部分設(shè)計成本也會隨之減少。然而，大多數(shù)部分也不同，一個建筑物雖然共用基礎(chǔ)部分，建筑層數(shù)逐漸，在上部主體結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)部分會增加荷載，為確保建筑安全性，在基礎(chǔ)設(shè)計中，需提升構(gòu)件承載力，必然會使基礎(chǔ)設(shè)計成本增加。因此，隨著設(shè)計層數(shù)增加，基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計成本也會隨之增加。同時，針對結(jié)構(gòu)內(nèi)部的部分承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如墻柱，如果設(shè)計層數(shù)增加，構(gòu)件也需考慮到實際環(huán)境是否符合規(guī)范要求，為確保建筑安全性，需提升基礎(chǔ)構(gòu)件的承載能力，通過基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計，進而增加設(shè)計成本。因此，處于建筑物體的不同部分，設(shè)計層數(shù)對設(shè)計造價的影響也各不相同。

第三，結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備之間的關(guān)系。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需考慮到電氣設(shè)備、給排水管道等材料問題，層高多少，對房屋設(shè)備造價成本具有直接影響。如果設(shè)計層數(shù)越多，則所需求給排水管道就越多，電氣設(shè)備量也會隨之增加，必然會增加設(shè)備造價成本。

第四，體型設(shè)計和成本之間的關(guān)系。在設(shè)計同一面積建筑物時，如果圓形、方形形狀，則周長就越小，需要消耗墻體面積也越小，在后期墻體裝修時，所投入成本也會減少。同時，圓形、方形形狀的建筑物，以及內(nèi)部構(gòu)件受力更趨向穩(wěn)定，可增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。所以，大多數(shù)建筑物設(shè)計時，可選擇圓形、方形形狀設(shè)計。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的運用

首先，注重概念設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)。在建筑工程設(shè)計中，結(jié)構(gòu)布置具有多樣性特點，針對同一設(shè)計方案，可設(shè)計出多樣化布置方案，因分析方法較多，針對已確定布置方案，分析相同荷載狀況下，可采用不同設(shè)計方法。同時，考慮到設(shè)計時所需的建筑材料、設(shè)計參數(shù)、荷載標準，也不是統(tǒng)一的。上述數(shù)據(jù)的處理，并非通過計算機軟件，能夠直接給出答案，需設(shè)計人員通過設(shè)計計算進行確定。但是，針對上述數(shù)據(jù)的處理，不同設(shè)計人員的設(shè)計意見也各不相同。所以，想要處理好上述數(shù)據(jù)，需依靠一定經(jīng)驗的設(shè)計人員，經(jīng)驗越豐富，處理這些數(shù)據(jù)就越靈活，設(shè)計方案也越準確，判斷也越充分，即設(shè)計過程的概念優(yōu)化，要想實現(xiàn)建筑設(shè)計的概念優(yōu)化，需注重設(shè)計人員經(jīng)驗。

第二，概念優(yōu)化設(shè)計，必須滿足設(shè)計實際復(fù)雜問題。對于建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計，需確保建筑安全、耐久，在滿足使用年限基礎(chǔ)上，能夠達到功能性要求，使建筑資金最大化節(jié)約。所以，開展概念設(shè)計優(yōu)化，通過建筑物設(shè)計，對各類外部因素進行抵抗，即使建筑受到外部作用力，也不會倒塌。對于外部復(fù)雜環(huán)境的分析，在概念優(yōu)化設(shè)計時，必須充分考慮到這些因素。而在這些因素之中，最為特殊的地震設(shè)計，因為地震作用，不能有效確定地震發(fā)生地點和時間，也不能明確地震能量等級，地震活動無規(guī)律能夠參考，如果發(fā)生地震，會極大破壞建筑物。所以，在建筑設(shè)計時，必須考慮到地震設(shè)計，防止地震作用破壞建筑。強化地震設(shè)計，設(shè)計出一些可行性、科學性的抗震設(shè)計方案，選擇均勻、對稱的設(shè)計剛度，可有效提升建筑工程抗震性能，有利于避免結(jié)構(gòu)在地震作用下，出現(xiàn)脆性破壞。若發(fā)生特大地震作用，一般是次要構(gòu)件破壞，在破壞過程之中，次要構(gòu)件也會消耗一些地震能量，進而達到保護主構(gòu)件效果，即通過多道設(shè)防設(shè)計，提高建筑工程的安全性。

5 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的注意問題分析

首先，使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)時，必須考慮前期參與。對于前期設(shè)計方案，方案質(zhì)量優(yōu)劣如何，對建筑總成本有著直接影響，在前期設(shè)計中，確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，一般認為不需要參與其中，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，大多數(shù)設(shè)計人員不重視結(jié)構(gòu)可行性、合理性，如果采取這樣的設(shè)計結(jié)果，必然會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計難度明顯增加，也會提高結(jié)構(gòu)設(shè)計成本。所以，在設(shè)計結(jié)構(gòu)方案時，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計的前期參與，從第一步的方案優(yōu)化開始，設(shè)計出優(yōu)質(zhì)的設(shè)計方案、結(jié)構(gòu)形式，以節(jié)省成本。

其次，重視細部優(yōu)化。除重視整體設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件設(shè)計，例如現(xiàn)澆板設(shè)計，需盡可能劃分矩形板塊，既能夠滿足現(xiàn)澆板受力要求，也可防治出現(xiàn)拐角裂縫。同時，在現(xiàn)代技術(shù)運用中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和計算機技術(shù)的有機結(jié)合，對于具體優(yōu)化設(shè)計，在優(yōu)化設(shè)計上，必須考慮到工程實踐轉(zhuǎn)化成數(shù)學問題。所以，工程設(shè)計人員強化計算機優(yōu)化設(shè)計。

第三，整體優(yōu)化與局部優(yōu)化。對于任何建筑設(shè)計，都具備層次性、復(fù)雜性特點，立足層次角度，包括了建筑設(shè)計體系、結(jié)構(gòu)體系，在房屋設(shè)計過程職工，設(shè)計人員必須優(yōu)化每個環(huán)節(jié)。立足復(fù)雜性角度，一般包含結(jié)構(gòu)類型、零部件和原料選取。因此，針對任何房屋建筑，需優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)。

第四，壽命優(yōu)化。對于每一個建筑使用期限，在每一個環(huán)節(jié)中，按照各個階段性質(zhì)，確定優(yōu)化方法和整體工程，確保建筑施工質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。同時，樁基礎(chǔ)優(yōu)化，按照預(yù)制樁、灌注樁要求，由于灌注樁施工，必須控制質(zhì)量，且操作復(fù)雜，可設(shè)計長度較大預(yù)制樁。另外，要優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)，必須設(shè)計上部結(jié)構(gòu)模型，科學設(shè)計剪力墻，確保質(zhì)量均勻，考慮到風力影響，滿足剛度、抗震性能要求。做到協(xié)調(diào)優(yōu)化和設(shè)計，確保整體配合緊密，做到結(jié)構(gòu)合理和造型美觀，對于建筑墻體布置，按照功能需求，確保每個房間進深相同，確保墻柱的截面面積、高度相同。

6 結(jié)束語

綜上所述，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，主要是確保建筑安全、耐久、功能等特性，在滿足使用年限的基礎(chǔ)上，能夠達到各類功能要求，促使資金的最大化減小，對于建筑設(shè)計，通過優(yōu)化設(shè)計，能夠最大化經(jīng)濟效益。所以，在實際協(xié)作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計需精心設(shè)計與強化溝通，運用優(yōu)化技術(shù)，確定合理結(jié)構(gòu)設(shè)計計劃，減少建筑成本，滿足各類功能要求。

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