結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊 悅

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，如今，人們的經(jīng)濟(jì)條件、生活質(zhì)量與生活水平得到了明顯的提高，從而對(duì)生活環(huán)境也提出了更高的要求。基于時(shí)代進(jìn)步及社會(huì)發(fā)展要求，如今房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往會(huì)在確保質(zhì)量、安全的基礎(chǔ)上，開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)成本降低、節(jié)能減排及建筑物使用功能的提高。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 建筑結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，應(yīng)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)模型。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，可以從確定約束條件、計(jì)算函數(shù)、選擇變量三個(gè)方面開展。創(chuàng)建、使用建筑結(jié)構(gòu)模型的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)不同變量的選擇進(jìn)行高度重視。對(duì)不同變量進(jìn)行設(shè)置、選擇的時(shí)候，必須充分考慮房屋建筑物的實(shí)際情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，全面分析可能會(huì)給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的所有因素，并用預(yù)定參數(shù)來(lái)對(duì)這些因素進(jìn)行表示，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出來(lái)。一些因素可能會(huì)給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體效果產(chǎn)生非常大的影響，因此，不管是多元因素，還是單一因素，設(shè)計(jì)師均要給予足夠的重視。除此之外，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，將各種元素反映到函數(shù)中，能夠有效減少工作人員的勞動(dòng)量，有利于提高其工作效率。

2.2 建筑主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)主體部分進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)對(duì)建筑物的質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)考慮，優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)建立在保障房屋建筑質(zhì)量與安全性的基礎(chǔ)之上。基于此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先要考慮的問(wèn)題便是確保建筑物的安全性，并在后期優(yōu)化設(shè)計(jì)中，致力于實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)承載性能的加強(qiáng)。對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，主體部分穩(wěn)定性的增強(qiáng)，是提高建筑物安全性的有效手段，其可以賦予建筑物在一定范圍內(nèi)抵抗惡劣環(huán)境的能力，使建筑物在地震、大風(fēng)等環(huán)境下具有安全性，避免一旦遭受惡劣外部條件建筑物便發(fā)生傾覆。對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，重點(diǎn)是對(duì)剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保剪力墻的整體穩(wěn)定性，重點(diǎn)是要使剪力墻質(zhì)量均勻，并讓建筑物的結(jié)構(gòu)重心、剛性中心重合，從而提高建筑物的整體穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)師可以采取減少剪力墻數(shù)量、增加剪力墻程度的方式，來(lái)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使剪力墻的穩(wěn)定性更高。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往會(huì)在剪力墻內(nèi)部設(shè)置大量鋼結(jié)構(gòu)，從而使剪力墻可以承受更多重量，提高剪力墻的穩(wěn)定性。但出于節(jié)能的考慮，需要對(duì)這部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證剪力墻穩(wěn)定性的前提下，盡可能地少使用鋼結(jié)構(gòu)建材。

2.3 房屋建筑細(xì)節(jié)的優(yōu)化

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑行業(yè)也在蓬勃發(fā)展，但其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨白熱化，現(xiàn)階段諸多企業(yè)在細(xì)節(jié)方面入手，來(lái)提高建筑物的質(zhì)量及美觀性，從而吸引消費(fèi)者的青睞?；诖?，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，也要注意對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)客戶要求，對(duì)房屋建筑的部分細(xì)節(jié)問(wèn)題實(shí)施優(yōu)化、精細(xì)化處理。例如，在空調(diào)板設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)客戶使用需求來(lái)開展設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)的空調(diào)板可以為空調(diào)安裝、維修等提供便利條件，并要保障其可以滿足建筑安全性能的要求。再如，在陽(yáng)臺(tái)設(shè)計(jì)中，也要考慮客戶需求來(lái)開展設(shè)計(jì)，若是居住人員較多、成分復(fù)雜，則要考慮幼童安全，將陽(yáng)臺(tái)高度設(shè)計(jì)為1.2 米。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還有很多小細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)這些細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行充分考慮，為客戶提供更多的便利。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師也要充分考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際情況來(lái)開展設(shè)計(jì)，適當(dāng)采取一些節(jié)能設(shè)計(jì)措施，如考慮當(dāng)?shù)貧夂?、天氣條件，對(duì)臥室的光照條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以減少照明時(shí)間，降低電能消耗。

2.4 排水管道系統(tǒng)的優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，還可以對(duì)排水管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，其復(fù)雜程度較高，應(yīng)充分考慮實(shí)際情況來(lái)開展設(shè)計(jì)。特別是穿墻管道設(shè)計(jì)中，應(yīng)以便于施工為原則，提前預(yù)留管道碰撞檢測(cè)的空間，并做好預(yù)埋空洞的標(biāo)記，以便于施工方在施工的時(shí)候可以提前預(yù)埋孔洞，避免返工問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)于需穿過(guò)承重墻的排水管道，應(yīng)做好對(duì)周圍的加固處理，保證承重墻的穩(wěn)定性。排水管道優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮施工方面的問(wèn)題，避免管道繞柱問(wèn)題的出現(xiàn)。隨著科技的進(jìn)步，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。排水管道優(yōu)化設(shè)計(jì)中，也可以應(yīng)用BIM技術(shù)，來(lái)開展碰撞檢測(cè)，確保排水管道、建筑物的協(xié)調(diào)性，提高排水管道優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)理念優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)理念的優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，應(yīng)考慮其會(huì)給房屋建筑帶來(lái)的影響，對(duì)原有設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化、補(bǔ)充，對(duì)原有設(shè)計(jì)理念進(jìn)行優(yōu)化與完善，而并非原有設(shè)計(jì)理念。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)建筑物的可靠性進(jìn)行重點(diǎn)考慮，為了實(shí)現(xiàn)建筑物可靠性的提高而開展優(yōu)化設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致工作量大量提升。為了確保工作效率，可采取拉氏乘子方法，對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行重新轉(zhuǎn)化，將會(huì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)干擾的約束性因素，轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌s束性因素。同時(shí)，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可能需要對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行重新分析，設(shè)計(jì)師應(yīng)圍繞著房屋建筑的安全及質(zhì)量，對(duì)其受力情況進(jìn)行分析，科學(xué)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。

3.2 選擇最優(yōu)方法

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，找到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)方法，是一項(xiàng)重要的工作，只有找到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，才能確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，為施工提供有效參考，并保障房屋建筑的使用功能、安全性及美觀性。對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，往往會(huì)涉及到諸多數(shù)據(jù)及條件，在設(shè)計(jì)中要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而找到最優(yōu)解，并采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)房屋建筑各項(xiàng)性能的提升。實(shí)際開展優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)師應(yīng)以設(shè)計(jì)理念為根據(jù)，選擇最佳計(jì)算方法，去除部分附加條件，從而便捷、快速地獲取計(jì)算結(jié)果，完成數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)計(jì)算工作，提高工作效率。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)師應(yīng)選擇最科學(xué)的算法，快速完成數(shù)據(jù)運(yùn)算，選擇最佳設(shè)計(jì)程序，便于設(shè)計(jì)師快速進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.3 結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題進(jìn)行高度重視。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，可以從確定約束條件、計(jì)算函數(shù)、選擇變量三個(gè)方面開展。第一，確定約束條件。設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮工程建造目的、工程預(yù)算、施工要求等因素，對(duì)施工條件進(jìn)行衡量與判斷，明確需要遵守的條件，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合工程實(shí)際需求。一般情況下，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的剛性、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、房屋的尺寸與比例等條件進(jìn)行考慮。第二，計(jì)算函數(shù)的合理選擇。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常要對(duì)房屋橫截面、鋼筋的尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，并將這些數(shù)據(jù)帶入到選定函數(shù)中去，應(yīng)用這些函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、分析。對(duì)計(jì)算函數(shù)進(jìn)行合理選擇，從而獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，是減少成本浪費(fèi)、降低工程成本、減少工程量的重要前提。第三，變量的選擇。對(duì)于房屋建筑來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)涉及到大量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)師通過(guò)收集、利用這些數(shù)據(jù)，來(lái)供定稿參考，一些數(shù)據(jù)可能是定稿的關(guān)鍵。房屋建筑工程項(xiàng)目的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，均有可能給設(shè)計(jì)造成影響，選擇合適的數(shù)據(jù)，可以幫助設(shè)計(jì)師減少負(fù)擔(dān)、提高工作效率?；谶@樣的原因，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)變量進(jìn)行合理選擇，以降低設(shè)計(jì)師的工作難度，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型、建筑主體結(jié)構(gòu)的、房屋建筑細(xì)節(jié)、排水管道系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并要把握好設(shè)計(jì)理念優(yōu)化、最優(yōu)方法選擇、結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)等關(guān)鍵點(diǎn)，從而提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也要加大對(duì)BIM等技術(shù)的應(yīng)用，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)與優(yōu)化，不斷提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，建設(shè)實(shí)用性、美觀性兼具的房屋建筑，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)、舒適的生活環(huán)境。