探究房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)

摘 要：人們生活水平是伴隨著我國當(dāng)下社會經(jīng)濟的發(fā)展不斷提高，對于居住的房屋處所安全性和耐久性的要求也是越來越高。由此可見，要注重采用優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先簡要描述了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的主要作用，然后分析了房屋建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化法的應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：房屋;建筑設(shè)計;優(yōu)化技術(shù);作用

一、 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的理論概述

在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要充分考慮帶房屋建筑的可靠性和安全性以及基本的使用功能，這是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)和前提，在此基礎(chǔ)上，還要重視房屋建筑美感和藝術(shù)感的充分表現(xiàn)，從而給人們一種即視感，提高人們的居住環(huán)境，這些就是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的主要內(nèi)容。從理論的角度上看，優(yōu)化技術(shù)是通過數(shù)學(xué)方式將房屋建筑結(jié)構(gòu)中所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行有效的分析、整理和比較后獲得相對較為優(yōu)秀的設(shè)計方案，以達到房屋建筑的預(yù)期效果和目標(biāo)。優(yōu)化技術(shù)主要表現(xiàn)在房屋建筑的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及房屋建筑的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計包括圍護結(jié)構(gòu)和屋蓋系統(tǒng)以及房屋結(jié)構(gòu)細部等設(shè)計方案的優(yōu)化技術(shù)，在進行優(yōu)化技術(shù)的過程中要做好房屋建筑布置和造價以及造型等方面的優(yōu)化技術(shù)內(nèi)容，并結(jié)合房屋建筑施工中的實際情況和經(jīng)濟性對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行進一步的優(yōu)化。

二、 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的作用

在現(xiàn)代化社會發(fā)展背景下，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行進一步的優(yōu)化和完善對整個房屋建筑來說具有非常重要的意義和作用，一方面，優(yōu)化技術(shù)可以保證房屋建筑的安全性和使用壽命以及基本使用功能，為人們創(chuàng)造了一個良好的居住環(huán)境。另一方面，優(yōu)化技術(shù)賦予了房屋建筑一定的美感和藝術(shù)感，并在工程造價方面進行有效的控制。從建筑企業(yè)的角度上看，在保證房屋建筑整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能減少對房屋建筑工程的投資，實現(xiàn)建筑企業(yè)經(jīng)濟效益最大化是所有建筑企業(yè)的最終目標(biāo)，對房屋建筑工程造價以及施工成本進行有效的控制，從而實現(xiàn)建筑企業(yè)的可持續(xù)長久發(fā)展。

三、 優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用

要想對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行有效的優(yōu)化，最關(guān)鍵的一點就是構(gòu)建房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，分層三個層次進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其具體表現(xiàn)在以下三方面，第一，合理選擇設(shè)計變量。就一般情況下，在進行設(shè)計變量選擇的過程中，設(shè)計人員要把房屋建筑結(jié)構(gòu)影響因素和參數(shù)轉(zhuǎn)化成設(shè)計變量，例如房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的損失的期望和結(jié)構(gòu)可靠度以及約束控制參數(shù)等變量設(shè)計。針對那些對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計影響比較小的參數(shù)，并且這些參數(shù)的變化范圍相對較小，參數(shù)結(jié)構(gòu)和局部性可以達到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，設(shè)計人員可以將這些參數(shù)生作為預(yù)定參數(shù)，從而有效減小房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的設(shè)計量和計算量以及結(jié)構(gòu)編制程序的操作量。第二，明確目標(biāo)函數(shù)。在進行優(yōu)化技術(shù)的過程中，設(shè)計人員要及時找出截面的幾何尺寸和鋼筋截面積以及相應(yīng)的概率函數(shù)，使得截面尺寸和鋼筋截面積以及概率函數(shù)可以滿足房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的預(yù)設(shè)條件，從而實現(xiàn)對房屋建筑工程造價的有效控制。第三，確定約束條件。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)中，設(shè)計人員將優(yōu)化技術(shù)建立在房屋建筑可靠度的基礎(chǔ)上，進一步明確房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的約束條件，其中主要有裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。

四、 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的注意事項

（一）設(shè)計方案的前期參與

建筑施工的成本投入和建筑施工質(zhì)量很大成分取決于建筑施工項目前期的設(shè)計方案，大多建筑項目前期方案都會存在的通病是，一般不會對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，都會忽略建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性和科學(xué)合理性，從而提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本支出同時又增加了設(shè)計難度。因此，設(shè)計人員在建筑設(shè)計初期，應(yīng)注重將優(yōu)化方案融入其中，從而達到提高質(zhì)量、節(jié)約成本開支的目標(biāo)。

（二）細節(jié)優(yōu)化設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，不僅要注意建筑結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化設(shè)計，更要多加關(guān)注其基本構(gòu)架的細節(jié)問題。如：設(shè)計現(xiàn)澆板，要時刻注意計算和觀察其受力程度，避免受力過大導(dǎo)致拐角裂縫等。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，優(yōu)化設(shè)計的理論應(yīng)多與現(xiàn)代計算機技術(shù)相融合，提高建筑設(shè)計的準(zhǔn)確度和合理化。

（三）工程實例

1. 工程概況

通過對某住宅建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案的分析，該住宅樓層包括1個地下室共有33層，結(jié)構(gòu)形式是以鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻為主。綜合考慮其周圍情況和建筑項目實際需求，最終決定采用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)對傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系的一個創(chuàng)新。在整個優(yōu)化過程中會選用計算機輔助，促使整個工程全局達到最佳優(yōu)化效果。

2. 設(shè)計規(guī)范性的優(yōu)化

在優(yōu)化建筑工程項目的結(jié)構(gòu)時，設(shè)計工程師要嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范操作，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計中常出現(xiàn)的要求過寬、安全性較差等不足之處，結(jié)合周圍實際的施工環(huán)境進行優(yōu)化處理。

3. 參與前期設(shè)計

在此次設(shè)計中，設(shè)計工程師在建筑設(shè)計的前期就注意到結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)施工條件和實際需求，對建筑結(jié)構(gòu)形式進行了科學(xué)的優(yōu)化改進，保障施工經(jīng)濟性和可行性。此外，在前期規(guī)劃中，設(shè)計工程師不能單憑靠自身豐富的經(jīng)驗對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，否則容易對建筑結(jié)構(gòu)受力情況把握不當(dāng)，直接影響建筑質(zhì)量是否過關(guān)，于后期的施工不利，容易增加建筑成本的大量浪費。

五、 結(jié)束語

文章通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，讓我們知道了優(yōu)化技術(shù)對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有非常重要的意義和作用，保證了房屋建筑的安全使用功能和耐久性的同時，還是使得房屋建筑具有一定的觀賞性以及經(jīng)濟性，為整個房屋建筑的質(zhì)量與設(shè)計水平提供了重要的保障。

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作者簡介：

徐昌，男，安徽安慶人，研究方向：建筑工程。