房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)化方法的應用分析

王志友

摘? ? 要：隨著我國經濟的快速發(fā)展，各行業(yè)發(fā)展也非常迅速，人們的生活水平和生活質量有了很大的提高和改善，對于房屋建筑的要求也是越來越高。結構設計是房屋建筑設計中的重要組成成分，直接影響著房屋建筑質量與房屋結構的安全性及穩(wěn)定性。隨著建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，人們對于建筑工程的結構設計要求也具有了全新的標準，為了滿足人們對建筑結構設計的更高要求，相應的設計人員需要不斷的優(yōu)化結構設計方案，找出其中的不足并加以改進。

關鍵詞：房屋結構設計;建筑結構設計優(yōu)化方法;應用

1? 引言

我國建筑行業(yè)發(fā)展至今，不管是其建筑規(guī)模還是建筑技術在國際領域都處于領先地位，其建筑成果得到高度認可。隨著社會的進步與生活水平的提高，人們對建房屋設計的要求也越來越高。如何在激烈的建筑市場競爭中得到生存，設計出讓業(yè)主滿意的房屋，是廣大建筑企業(yè)以及施工設計人員需要認真思考的問題。加強對建筑結構設計的不斷優(yōu)化，不僅能滿足人們的需求，還能夠減少相應的經濟損耗。

2? 建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中應用的重要性

根據(jù)目前我國房屋建筑的發(fā)展趨勢，未來的房屋建筑將以高層或超高層為主。因此如何減少資金的投入量，又保證人們對房屋建設的結構設計滿意，就是廣大建筑企業(yè)與相關的建筑設計人員需要認真探討的問題。建筑企業(yè)需要在保證質量的前提下，對房屋結構設計進行優(yōu)化。首先需要對設計方案進行科學的分析，運用先進的設計理念與方法對工程建筑進行總體的規(guī)劃，這樣建筑工程的造價問題就能夠得到有效的控制。并且如果建筑設計人員能夠將經濟效益與設計方法進行科學的設計，那么企業(yè)將獲得最大的經濟效益。因此，將建筑結構設計進行優(yōu)化，不僅能夠使建筑設備與材料的功能得到全面的應用，適當降低造價投入，為建筑企業(yè)帶來一定的收益，而且還能夠與房屋的結構層次系統(tǒng)的結合，提高房屋的質量，保證居民的安全。綜上所述，建筑結構設計優(yōu)化方法對房屋結構設計具有重要價值，不僅能夠滿足現(xiàn)代人對于房屋設計的心理需求，而且還集審美、實用、生態(tài)以及經濟等價值于一體，保證建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3? 房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)化方法的應用

3.1? 概念設計與細部結構設計優(yōu)化

在遇到一些不確定的數(shù)值因素如地震，我們在進行建筑結構優(yōu)化設計時可以采用概念優(yōu)化的方法，將相應的數(shù)值作為參考，作為輔助設計的依據(jù)。而如果是針對現(xiàn)澆混凝土構件轉彎處容易開裂的現(xiàn)象，就可以將其簡化成矩形板，既方便又安全，所以應該重視對細部結構的優(yōu)化設計。

3.2? 分段優(yōu)化與壽命優(yōu)化

隨著建筑企業(yè)的競爭越來越激烈，人們與社會越來越重視房屋結構的穩(wěn)定性問題，建筑結構變得越加復雜化與多樣化，建筑企業(yè)應該如何在激烈競爭中保證建筑結構的穩(wěn)定性是各個企業(yè)都要面臨的問題與挑戰(zhàn)。在所有的建筑工程項目的使用年限內，每個環(huán)節(jié)都需要選擇不同的設計方案，也就是說設計方案必須根據(jù)每個環(huán)節(jié)與各個階段的具體情況以及實際特點進行，因此每個階段都可以進行分段優(yōu)化與壽命優(yōu)化。同時，人們越來越意識到建筑結構的穩(wěn)定性對建筑建設所起到的至關重要的作用，在建筑工程設計中設計人員必須根據(jù)每個階段的性質與特點進行不同優(yōu)化方案的選擇與確定，確保建筑工程結構的穩(wěn)定性與安全性，保證建筑工程項目的壽命優(yōu)化達到設計要求的使用年限，在滿足人們居住生活要求的基礎之上，提高建筑工程項目的使用壽命，實現(xiàn)經濟效益與生態(tài)效益的系統(tǒng)統(tǒng)一。

3.3? 結構優(yōu)化的具體措施

3.3.1? 結構設計模型的優(yōu)化

結構設計模型優(yōu)化的具體步驟如下：合理的選擇設計變量;確定目標函數(shù);確定約束條件。

3.3.2? 結構設計優(yōu)化方案

在進行建筑結構優(yōu)化設計時，可以用無約束條件來替代有約束條件進行計算，具體的方法有拉氏乘子法、符合型法等方法。比如在設定完結構設計時，要編制相應的運算程序即可獲得結構設計的最優(yōu)方案。采用裝配式的梁、柱時，可以縮短工期;采用現(xiàn)繞鋼筋混凝土結構時使結構的整體性、抗震性增強，而且在施工時可以澆筑成各種形狀的柱子。

3.3.3? 有區(qū)分的優(yōu)化設計

針對不同房屋結構制定有針對性的優(yōu)化設計，如加強對砌體房屋構造措施的優(yōu)化（尤其是構造柱和圈梁）以及基礎承載力和埋深的修正能夠有效的控制含鋼量，從而達到降低工程造價的目的。對多層框架結構房屋的結構優(yōu)化設計是設計人員不可忽視的問題?？蚣芙Y構對其梁、板、柱以及基礎數(shù)據(jù)的有效控制并結合規(guī)范的規(guī)定設計，能夠使含鋼量降低。而且優(yōu)化后的建筑物更有利于抗震的要求，既做到了省材又做到了安全。

3.4? 鋼筋混凝土框架結構優(yōu)化設計

鋼筋混凝土結構在建筑項目中是一項十分重要的結構部分，在很大程度上直接影響著房屋建筑工程項目的整體質量與安全。節(jié)點設計是鋼筋混凝土結構設計中的重要環(huán)節(jié)，在計算建筑鋼筋混凝土結構中，設計人員一般情況下會簡化設計的流程，將建筑鋼筋混凝土結構中的梁柱連接簡化為剛性的連接或者是按照設計的標準進行連接，這樣將梁柱簡化為剛性連接，就會導致夾角處不會發(fā)生變形的這個弊端，另一方面，如果將梁柱簡化成理想的連接方式，在后期進行計算的時候，梁柱就無法對鋼筋混凝土結構的彎矩進行傳遞，也就是說結構分析模型與設計節(jié)點之間出現(xiàn)了不匹配的情況，進而對鋼筋混凝土結構設計造成不利影響。所以在鋼筋混凝土結構的優(yōu)化設計中必須按每個環(huán)節(jié)的具體情況來進行操作，部分鋼筋混凝土框架結構的項目可以采用準則法進行優(yōu)化設計，根據(jù)建筑架構的截面大小，采用有限單元法優(yōu)化結構分析，最后得出房屋建筑鋼筋混凝土框架的優(yōu)化方案。

3.5? 結構優(yōu)化與排水系統(tǒng)優(yōu)化相協(xié)調

在房屋結構設計中，排水系統(tǒng)的專用房間內布滿了許多機械設備，所以其荷載能力與強度都非常大，因此，可以將其設置在地下室中，不過需要保證管道的預留寬度與尺寸符合設計的標準要求，樓板的鉆孔位置也需要進行加固。并且要注意盡可能降低水平方向的管線穿過柱或梁這一事件發(fā)生的概率。為了避免管道在建設過程中穿過承重墻，因此需要對墻體進行對應的加固。這樣可以保證建筑結構優(yōu)化與排水系統(tǒng)優(yōu)化相協(xié)調，降低管道繞柱或繞梁現(xiàn)象發(fā)生的風險。

3.6? 注重設計與經濟的兼顧

在房屋建筑工程面積相同的前提下，平面形狀、方形或者圓形的周長也會相對較長，前提投入墻體消耗的面積也會相對較少，成本投入也會相對較低。同時，不斷的比對可以發(fā)現(xiàn)，不管是平面形狀、方形或者圓形的內部構件相對較為穩(wěn)定，并且具有相對良好的受力性，這在很大程度上降低了輔助材料和設備的使用，節(jié)省了工程的施工成本。

4? 結束語

建筑結構設計優(yōu)化的方法在保證建筑本身功能的基礎上，進一步提高建筑的建設質量與環(huán)保能力，在滿足人們對房屋質量需求的基礎上，還將安全美觀、經濟實用等價值結合起來，不僅能夠進一步提升人們的審美能力以及文化素養(yǎng)，而且還有利于減少工程造價，使企業(yè)的建筑利潤最大化，保證建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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