結構設計優(yōu)化方法在房屋建筑結構設計中的應用

聶堯

【摘要】隨著全國各地房屋建筑工程行業(yè)迅速發(fā)展，結構設計工作引起了人們廣泛關注。房屋建筑工程結構設計工作的目的不僅是為了確保建筑物的使用要求，還需要確保建筑物能夠更好的滿足居住舒適度。因此，在房屋建筑結構設計過程中優(yōu)化設計工作變得尤為重要，合理有效的結構優(yōu)化設計工作有利于提升建筑物整體布局完善性，有利于推動施工活動順利開展、降低施工成本和提升整個房屋建筑物的質量。本文將結合多年從事結構設計工作經(jīng)驗，細致分析結構優(yōu)化設計方法在結構設計中的應用意義及具體的應用要點。

【關鍵詞】結構優(yōu)化設計方法;房屋建筑結構設計

房屋建筑結構優(yōu)化設計工作是一項基于滿足房屋建筑外觀美觀性、功能完善性等因素開展的對結構設計工作進行優(yōu)化調整及改善的工作。傳統(tǒng)的房屋建筑工程結構設計工作已經(jīng)遠不能滿足目前現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化房屋建筑行業(yè)的發(fā)展，隨著我國房屋建筑市場收縮性的發(fā)展和房屋建筑工程項目建設規(guī)模及復雜性的不斷增大，需要采用先進的結構優(yōu)化設計方法確保結構設計工作的成果能夠滿足房屋建筑工程美觀性、功能多樣性和建設經(jīng)濟性的要求。但是結構優(yōu)化設計工作是一項涉及多個專業(yè)的、具備一定復雜性和綜合性的工作，需要多專業(yè)協(xié)同配合，因此需要對結構優(yōu)化設計方法做深入研究。

1、結構優(yōu)化設計原則分析

1.1 美觀性原則

房屋建筑工程結構優(yōu)化設計人員在開展該項工作的過程中應確保結構設計滿足安全合理的基礎上盡可能的實現(xiàn)業(yè)主單位尋求的美觀性。具體方法是在開展結構優(yōu)化設計前期先與業(yè)主單位提出房屋建筑外觀設計理念，然后結合業(yè)主單位提供的施工材料及施工工藝將設計理念應用到施工圖紙是設計之中，并且依據(jù)規(guī)范設計要求對結構外檐進行優(yōu)化設計。

1.2 經(jīng)濟性原則

現(xiàn)階段我國建筑工程技術體系建設正處于不斷成熟發(fā)展的階段，隨著房屋建筑工程建設數(shù)量及規(guī)模的不斷增大，在現(xiàn)有設計技術及施工技術的影響下整個項目的成本輸出不斷增大。為了降低房屋建筑工程的施工成本，招投標制度的出現(xiàn)適當?shù)慕档土藰I(yè)主單位的項目成本輸出，但也導致了施工單位的利潤空間受限。所以，通過結構優(yōu)化設計方法提升房屋建筑經(jīng)濟性是現(xiàn)階段最為常見的策略。結構優(yōu)化設計人員應在滿足結構設計及建設需求的基礎上上適當降低結構設計中鋼筋的配筋或混凝土的強度等級等（據(jù)計算結果優(yōu)化），進而幫助業(yè)主單位和施工單位提升經(jīng)濟效益。

1.3 安全性原則

安全性結構設計工作是房屋建筑工程結構設計的重點內容，也是有效避免施工階段出現(xiàn)安全事故的關鍵工作。結構優(yōu)化設計人員應在控制結構設計經(jīng)濟性和建筑物外觀美觀性的同時綜合分析結構安全性設計，重視構造設計、綜合考慮所有工況影響下的結構受力特點及裂縫發(fā)展趨勢，在重點環(huán)節(jié)中應首先保障安全性設計，然后再考慮經(jīng)濟性原則。

2、結構優(yōu)化設計方法應用要點分析

2.1 結構優(yōu)化引入數(shù)字化技術手段

在開展結構優(yōu)化設計工作的過程中引入數(shù)字化技術手段可以直接提升房屋建筑工程結構設計工作直觀性，便于結構優(yōu)化設計人員在短時間內發(fā)現(xiàn)設計問題，進而提升結構優(yōu)化設計效率。房屋建筑工程結構設計工作的內容不僅需要滿足規(guī)范要求，還應滿足房屋建筑工程所在地區(qū)的文化特征需求。結構優(yōu)化設計的首要任務就是確定結構設計方案，而在引入數(shù)字化技術手段之后，結構優(yōu)化設計人員可以將結果設計方案數(shù)據(jù)導入數(shù)字化軟件中進行三維展示，在結構設計專家及具有多年結構設計經(jīng)驗的工程人員對結構布置方案中的構件受力情況進行分析后優(yōu)選受力合理、布置簡單、造價較低的結構設計方案。

2.2 結構優(yōu)化設計引入創(chuàng)新性設計理念

在結構優(yōu)化設計的過程中引入創(chuàng)新性設計理念可以顯著提升房屋建筑工程設計的個性化，在滿足房屋建筑居住舒適度及整體安全穩(wěn)定要求的前提下還能夠突破傳統(tǒng)結構設計理念對整個結構設計內容進行創(chuàng)新化優(yōu)化設計。結構優(yōu)化設計人員在引入創(chuàng)新性設計理念的過程中首先應確保設計內容能夠滿足結構設計整體性和能夠合理指導施工活動，然后使用計算機結構計算程序作為輔助性工具提升結構設計內容的深度和質量，最后再依據(jù)設計人員多年工作經(jīng)驗努力提升創(chuàng)新性結構設計內容的實用價值。

2.3 結構優(yōu)化設計需保證細化結構的完整性

保證細化結構的完整性是結構優(yōu)化設計的重點內容，也是確保結構整體安全性的基礎性保障。結構設計人員應在重點考慮結構整體安全性的基礎上提升結構設計的質量以延長結構使用壽命。所以，為了達到這一目的需要就需要結構優(yōu)化設計人員對設計內容進行細化處理，明確每一個節(jié)點處設計要求及施工要求，確保每一個環(huán)節(jié)都是相互有序銜接的。并且設計單位所出具的施工圖紙必須表述清晰，便于指導施工人員開展施工活動。

2.4 創(chuàng)建并使用結構設計數(shù)據(jù)模型

結構優(yōu)化設計人員應創(chuàng)建并使用結構設計數(shù)據(jù)模型，對建筑物使用條件下結構設計的科學性進行合理化評估，然后使用結構設計數(shù)據(jù)模型對外力荷載作用下建筑物結構體系的抗災（地震、消防等）性能進行評價，確定結構體系具備抗震性能且在災害發(fā)生時具備一定的適應性，最后從經(jīng)濟性角度出發(fā)對建筑物結構構件尺寸及布置方案、建筑材料、結構形式等多方面設計內容進行優(yōu)化，通過優(yōu)化結構設計內容來降低整個項目的成本。

結語：

在房屋建筑工程結構設計工作中引入結構設計優(yōu)化方法可以顯著提升房屋建筑項目的設計質量、降低項目施工成本、提升企業(yè)綜合效益。結構設計人員在開展設計工作的過程中應靈活運用結構設計的方法及流程，使用先進的結構設計軟件、憑借自身多年工作經(jīng)驗對結構設計方案進行優(yōu)化分析，促使結構設計內容的深度和質量滿足使用要求。

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