結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

王正姣　趙清聰

摘 要：房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅要滿足設(shè)計的要求，同時還要滿足人們對建筑使用功能中舒適度、安全度的需求。在房屋建筑中，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法至關(guān)重要，也是滿足建筑使用功能的前提條件?；诖?，本文以文獻(xiàn)對比法和實踐分析法，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化方法的具體內(nèi)容進(jìn)行介紹，并借助實踐提煉出結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋建筑設(shè)計中的應(yīng)用策略，供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化;房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用

文章編號：2095-4085（2020）04-00040-02

結(jié)構(gòu)設(shè)計是房屋建筑質(zhì)量化的第一步，也是確保建筑整體質(zhì)量提升的關(guān)鍵，不僅關(guān)系到城鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，同時也是各地區(qū)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展所不可或缺的。因此為保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工的質(zhì)量化，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及措施的實施對于建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，基于此，本文將從建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的意義及應(yīng)用等方面進(jìn)行論述，旨在提升結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在實際工程中的意義

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化無論在房屋建筑工程還是市政道路等工程中都具有復(fù)雜性、多變性特點，優(yōu)化結(jié)果的實現(xiàn)需要多個專業(yè)協(xié)調(diào)合作、共同努力。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化結(jié)果不僅關(guān)系到建筑整體使用功能，同時也關(guān)系到建筑的經(jīng)濟性。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化結(jié)果的出現(xiàn)，不僅要保證建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性，同時也符合建筑外觀設(shè)計需求。對于房屋建筑來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化還應(yīng)將實用性、人文關(guān)懷緊密結(jié)合在一起，這對提升人們的居住質(zhì)量，提升建筑的居住功能具有重要意義。而當(dāng)前，大部分的開發(fā)商更多的關(guān)注建筑的外觀和造價，對于結(jié)構(gòu)自身的負(fù)載情況把控程度不精準(zhǔn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中存在較多質(zhì)量隱患，施工安全事故較容易發(fā)生。

科技的進(jìn)步促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化更加重要，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也在不斷的進(jìn)步發(fā)展中。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的同時，要兼顧房屋建筑結(jié)構(gòu)實用性與安全性，以此增強建筑設(shè)計方案的完善性，保證建筑質(zhì)量，減少建筑成本，降低建筑施工造成的環(huán)境污染等。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的優(yōu)化

2.1 結(jié)構(gòu)模型設(shè)計優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般首先建立結(jié)構(gòu)計算模型，并按照設(shè)計需求進(jìn)行模型動態(tài)演示，并按照規(guī)范要求合理處理計算參數(shù)，以保證計算結(jié)果的正確性和穩(wěn)定性。針對房屋建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計優(yōu)化的流程，主要涉及到以下三步。

其一，根據(jù)選定的結(jié)構(gòu)設(shè)計出主變量，可忽視低影響因子的數(shù)據(jù)信息，不僅可減少工作量同時能夠提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的可靠性與穩(wěn)定性。

其二，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的目標(biāo)函數(shù)。通過各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計，獲取對應(yīng)準(zhǔn)確化的函數(shù)數(shù)據(jù)信息，并對建立的函數(shù)進(jìn)行針對性分析，促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化結(jié)果得以更好的應(yīng)用，提升整體工程的經(jīng)濟收益。

其三，制定限制化條件。首先要依據(jù)實際工程要求情況，針對工程實施的具體目標(biāo)，加上工程實施過程中的相關(guān)制約化條件，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的硬性要求進(jìn)行分析，以保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、穩(wěn)定性。此外，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要不斷的滿足結(jié)構(gòu)模型設(shè)計中數(shù)據(jù)處理精確化的要求，落實好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施。

2.2 設(shè)計方法和程序的優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，主要包含有設(shè)計方法的優(yōu)化和設(shè)計流程的優(yōu)化，由于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到較多的數(shù)據(jù)信息，設(shè)計條件相對復(fù)雜，而大量的設(shè)計影響因素中，很大一部分影響因素對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作影響不大，因此可進(jìn)行剔除或者忽略，這樣可大大降低結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作開展的難度。設(shè)計工作人員要根據(jù)工程實施的全面過程，對設(shè)計過程中可能存有的不良后果進(jìn)行分析，對各種影響因素進(jìn)行排查，以此不斷實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法應(yīng)用的合理性。此外，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計的限制條件是保證建筑整體質(zhì)量提升的關(guān)鍵，因此要構(gòu)建合理性強的建筑設(shè)計方案，并不斷地滿足施工方案實施的可行和操作便利性。此外，在設(shè)計流程的優(yōu)化過程中，要依據(jù)設(shè)計人員的工作經(jīng)驗，探索和解析結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中的基本流程，體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的科學(xué)性與合理性。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在實踐中的應(yīng)用

3.1 在建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計的流程，首先需要依據(jù)巖土地質(zhì)勘察報告的地質(zhì)條件和建筑物的高度、體型、結(jié)構(gòu)形式等，科學(xué)合理的選擇基礎(chǔ)類型，盡量減小基礎(chǔ)埋置深度，優(yōu)先采用天然地基，并控制好基礎(chǔ)截面結(jié)構(gòu)的尺寸、配筋率、樁基礎(chǔ)樁間距等物理參數(shù)，在滿足設(shè)計規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，盡量減少基礎(chǔ)混凝土和鋼筋的用量，降低施工成本，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量。

3.2 在建筑地下部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化進(jìn)程中，地下部分設(shè)計至關(guān)重要，對整體結(jié)構(gòu)的混凝土量和鋼筋量都影響較大。地下室部分一般設(shè)計情況比較復(fù)雜，地下部分的造價受地下室層數(shù)、是否為人防地下室、地下室頂板覆土厚度、是否考慮消防車荷載和地下水位等因素影響，設(shè)計主材用量差異比較大，因此，建筑地下部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化只能是在保證安全可靠性的前提下，盡量減少不利因素。降低地下室層高，減少地下室層數(shù)，可以有效減少土方開挖量，降低成本;合理布置地下室柱網(wǎng)跨度和主次梁的布置方式，盡量把上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位放到地下室頂板，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，減少主材用量;人防地下室頂板采用塑性計算方式，計算裂縫撓度時不考慮人防和消防車荷載，都是通過計算參數(shù)細(xì)節(jié)的調(diào)整，達(dá)到安全性和經(jīng)濟性同時滿足。

3.3 在建筑地上部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

剪力墻結(jié)構(gòu)是住宅項目中使用最多的承重結(jié)構(gòu)，因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，應(yīng)科學(xué)合理的優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)剪力墻的合理布置。剪力墻的布置原則應(yīng)為：簡單、規(guī)則、兩方向剛度不宜過大;上下連續(xù)，避免突變;門窗洞口宜上下對齊。此外，為降低房屋建筑施工成本，應(yīng)盡量減少混凝土用量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中可采取大開間剪力墻結(jié)構(gòu)，以增加建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的使用空間，更好的滿足建筑空間的使用要求。

值得一提的是，近幾年推廣的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，相比較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，在標(biāo)準(zhǔn)化一體化設(shè)計、信息化技術(shù)協(xié)同設(shè)計、設(shè)計施工一體化、構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、裝修與主體結(jié)構(gòu)一體化等方面有著無法替代的優(yōu)勢，對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化有劃時代的意義，使得整個項目得到效益的最大化。裝配式建筑在推行的前期，肯定會遇到種種阻力和技術(shù)難題，可能一開始并不能達(dá)到節(jié)約成本的效果，但是隨著設(shè)計水平和施工技術(shù)水平日漸成熟，裝配式建筑必將會展現(xiàn)出自己在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的重要性。

3.4 在建筑結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用

建筑抗震設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重點，也是提升建筑設(shè)計質(zhì)量、使用功能的基本需求。因此在建筑抗震設(shè)計中，一定要在設(shè)計理念和思想上得到充分的重視，加強對抗震設(shè)計的合理科學(xué)研究，并提升房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計及其使用性能的穩(wěn)定性，需重點注意的是，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，應(yīng)做到簡約化、高效化、均勻?qū)ΨQ性。對于抗震性能高的建筑結(jié)構(gòu)來說，首先要具備一定的使用規(guī)則，盡量減少凸角結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜化。建筑結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的情況下，由于地震的作用會導(dǎo)致產(chǎn)生一定程度的扭矩效應(yīng)，因此要注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端抗震墻或框架柱承載力的驗算。此外，在不對稱建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，要確保結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相重合，以避免或減小地震所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

4 結(jié) 語

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化工作應(yīng)細(xì)致、全面、可行性高，以提升設(shè)計質(zhì)量、施工質(zhì)量為前提，盡量減少建筑成本，因此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，應(yīng)重視房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案的反復(fù)論證，結(jié)合自身的技術(shù)經(jīng)驗，協(xié)調(diào)好各專業(yè)、各設(shè)計階段的工作內(nèi)容。

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