房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)

謝麗偉

摘 ? ?要：在傳統(tǒng)建筑中，建筑安全占據(jù)了絕對(duì)核心的位置，但是在人們生活質(zhì)量不斷提高的情況下，對(duì)居住環(huán)境也有了更高的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在達(dá)到結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的過程中起著舉足輕重的作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該高度重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化在整個(gè)設(shè)計(jì)中的作用，從而實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制工程成本，在確保項(xiàng)目質(zhì)量的前提下來實(shí)現(xiàn)建筑物的美觀性、實(shí)用性，提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù);應(yīng)用策略

1 ?研究房屋建筑結(jié)構(gòu)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開展的關(guān)鍵，其能保證房屋結(jié)構(gòu)整體的安全性與空間資源的利用效率。然而，在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，受復(fù)雜建設(shè)環(huán)境與市場(chǎng)環(huán)境多元化發(fā)展問題影響，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)有效性無法得到保證。長(zhǎng)此以往，房屋建筑結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性不佳，就會(huì)阻礙建筑行業(yè)的健康發(fā)展。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)從科技手段出發(fā)，結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。這樣一來，就可規(guī)避不穩(wěn)定性因素所帶來的負(fù)面影響，進(jìn)而滿足人們對(duì)居住環(huán)境的舒適度與穩(wěn)定性需求。

2 ?房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 ?合理控制造價(jià)，節(jié)約土地資源

當(dāng)前階段，隨著建筑市場(chǎng)環(huán)境的高層化發(fā)展，高層建筑的建設(shè)、層數(shù)的增加，會(huì)導(dǎo)致占地節(jié)約量與建筑層數(shù)出現(xiàn)失衡問題。而工程總體建設(shè)造價(jià)居高不下，降低了房屋建筑工程建設(shè)使用的經(jīng)濟(jì)效益。為此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，應(yīng)強(qiáng)化土地節(jié)約量的控制力度，即通過協(xié)調(diào)好占地面積與造價(jià)間的關(guān)系，來將工程建設(shè)的總體造價(jià)成本控制在科學(xué)合理范圍，進(jìn)而規(guī)避不必要的消耗與浪費(fèi)現(xiàn)象。如此，房屋建筑結(jié)構(gòu)就能滿足預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益需求，最終達(dá)到提高工程建設(shè)整體質(zhì)量的目標(biāo)。

2.2 ?滿足安全建設(shè)需求，降低結(jié)構(gòu)成本

由于房屋建筑物建設(shè)層數(shù)處于不斷增加狀態(tài)，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員將建筑物自重作為控制房屋整體框架梁柱承載能力的關(guān)鍵因素。在此優(yōu)化技術(shù)措施運(yùn)用下，不僅增加了建筑物的承載能力，還在一定程度上增加了墻體面積與梁柱體積。此外，因房屋建筑物的建設(shè)高度存在差異性，因此，會(huì)對(duì)墻面范圍造成影響。對(duì)其采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)措施后，成功通過降低內(nèi)外裝修面積來滿足建筑安全需求。而且，還大幅降低了房屋建筑工程項(xiàng)目建設(shè)使用的造價(jià)成本。

2.3 ?重視給排水和電氣優(yōu)化保持一致

為了實(shí)現(xiàn)造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的目標(biāo)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要和整體平面緊密結(jié)合，要充分考慮水、電、暖專業(yè)，在設(shè)計(jì)的過程中各專業(yè)之間要及時(shí)溝通，這樣結(jié)構(gòu)就可以預(yù)留出其他專業(yè)所需要的洞口，以免在結(jié)構(gòu)完工之后再對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行開洞。某市的某個(gè)精裝修樓盤，由于甲方在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段沒有考慮預(yù)留裝修用管道口，在房屋建成后，施工方未經(jīng)任何申報(bào)、安全評(píng)估的前提下，在房屋內(nèi)部多處打孔，導(dǎo)致房屋的結(jié)構(gòu)梁的梁底主筋、剪力墻邊緣構(gòu)件等多處鋼筋被打斷，這些鋼筋起著房屋安全、抗震等作用。業(yè)主們紛紛找到開發(fā)商，討要一個(gè)說法，開發(fā)商積極的做出補(bǔ)救措施，對(duì)房屋進(jìn)行檢測(cè)加固處理，檢測(cè)加固費(fèi)工費(fèi)時(shí)，真是得不償失啊，所以在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮結(jié)構(gòu)與水、電、暖等專業(yè)的聯(lián)系，防止類似事件的發(fā)生。

3 ?房屋建筑結(jié)構(gòu)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例分析

以某高層住宅建筑工程為例，其地上為10層，地下為2層，抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度（0.05g），地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類。實(shí)際技術(shù)分析過程，廣泛運(yùn)用了平板式筏形基礎(chǔ)。在建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇方面，主要采用了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)形式。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型優(yōu)化，應(yīng)將控制工作集中在變量選擇、函數(shù)確定以及施工條件衡量等方面：①變量選擇，要求結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)優(yōu)化人員注重參數(shù)變化幅度、考慮因素等，來降低房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與編程的難度。如此，設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)人員就可迅速找到與工程建設(shè)預(yù)期相符的數(shù)據(jù)。②參數(shù)確定。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，常見參數(shù)主要包括有：配筋率、軸壓比、含鋼量、構(gòu)件尺寸等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員先要確定一組參數(shù)，進(jìn)行分析判斷參數(shù)的準(zhǔn)確性，以將房屋建筑物的建設(shè)成本控制在科學(xué)合理范圍。③基于對(duì)施工環(huán)境的考慮，應(yīng)將優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用集中在房屋受力限度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫限度上，即在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)過程中，應(yīng)從房屋施工條件與建筑使用方案入手，來對(duì)限制因素進(jìn)行調(diào)整控制，進(jìn)而強(qiáng)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)有效性。對(duì)于該建筑工程的主體上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)通過構(gòu)建相應(yīng)模型來進(jìn)行優(yōu)化技術(shù)控制。

首先，要合理設(shè)置剪力墻，以提高其整體質(zhì)量的均勻性，盡可能使樓層平面剛度中心點(diǎn)重合于樓層整體結(jié)構(gòu)的重心。如此，就可以減輕地震或是風(fēng)力所帶來破壞影響。此外，如條件允許，應(yīng)加大剪力墻建設(shè)質(zhì)量控制力度，可通過延長(zhǎng)剪力墻肢長(zhǎng)度、控制墻肢數(shù)量等措施，來降低混凝土材料的使用數(shù)量。在對(duì)剪力墻內(nèi)部暗柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，合理減小鋼筋的含量，滿足最小配筋率要求。尤其是墻肢尺寸較大的剪力墻，應(yīng)控制含鋼量，從而進(jìn)一步提高造價(jià)成本的控制效果。值得注意的是，因本建筑工程對(duì)豎向構(gòu)件軸壓比提出了明確要求，所以，應(yīng)對(duì)剪力墻的構(gòu)造尺寸進(jìn)行相應(yīng)控制，以達(dá)到預(yù)期穩(wěn)定目標(biāo)。為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)與排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，優(yōu)化設(shè)計(jì)控制人員應(yīng)在排水系統(tǒng)專用房間中，對(duì)機(jī)械設(shè)備較多與荷載強(qiáng)度較大問題進(jìn)行重點(diǎn)控制。具體來說，就是將排水系統(tǒng)設(shè)置于地下室，并保證管道預(yù)留尺寸的合理性，以提高樓板自身的鉆孔位置。管道的建設(shè)過程，如穿越了承重墻，就應(yīng)及時(shí)加固墻體，來強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)置與管道網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)性，進(jìn)而規(guī)避房屋建筑結(jié)構(gòu)管道出現(xiàn)繞柱等不合理現(xiàn)象。強(qiáng)化計(jì)算機(jī)與其他數(shù)字信息技術(shù)的利用效率。這里的計(jì)算機(jī)能夠?yàn)榉课萁ㄖ慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供工具條件，如，通過模擬數(shù)據(jù)模型，來獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果。具體而言，BIM技術(shù)優(yōu)化人員就是利用這一原理，通過模擬房屋建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型來提高工程項(xiàng)目施工建設(shè)質(zhì)量。對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)而言，其不僅能夠優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還可對(duì)施工材料進(jìn)行配比、結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行模擬與數(shù)據(jù)分析。這樣一來，就可根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)將數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，來獲得最具科學(xué)合理性的房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在上述優(yōu)化技術(shù)背景下，高層建筑環(huán)境的復(fù)雜性，就可得到有效性控制，進(jìn)而滿足人們對(duì)建筑居住環(huán)境提出的舒適度與安全性需求。故，房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)將上述工作經(jīng)驗(yàn)，作為重點(diǎn)衡量依據(jù)，進(jìn)而推動(dòng)所處區(qū)域建筑物建設(shè)使用環(huán)境的健康穩(wěn)定發(fā)展。

4 ?結(jié)語

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作開展，需結(jié)合經(jīng)濟(jì)性與可持續(xù)性兩方面因素，來提高優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用的有效性。如，因本建筑工程對(duì)抗震抗壓提出了明確要求，所以，工程建設(shè)者應(yīng)提高結(jié)構(gòu)與建設(shè)環(huán)境的協(xié)調(diào)性，以達(dá)到預(yù)期。此外，還應(yīng)利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)施工材料進(jìn)行配比、結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行模擬與數(shù)據(jù)分析，以使其在涉及的結(jié)構(gòu)環(huán)境效果不受影響。事實(shí)證明，只有這樣才能保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量不受高層化發(fā)展市場(chǎng)環(huán)境與建設(shè)過程復(fù)雜等問題影響，進(jìn)而滿足用戶對(duì)房屋使用的需求。

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