建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

褚乃雷

摘 ?要：在我國建筑工程的基礎(chǔ)施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)屬于非常重。好的設(shè)計水平會直接影響到整體施工的效果。燕子在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，需要通過優(yōu)化的設(shè)計方案，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性，加強對設(shè)計方案的。有話珠簾實現(xiàn)我國建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計;研究分析

引言

在城鄉(xiāng)一體化建設(shè)不斷推進(jìn)的背景下，城市房屋建筑市場逐漸飽和，導(dǎo)致社會對房屋建筑需求量發(fā)生明顯改變，使得建筑行業(yè)競爭局勢更加激烈，為了確保建筑企業(yè)在競爭中不斷生存和發(fā)展，革新和優(yōu)化施工技術(shù)成為企業(yè)有利競爭的手段之一，不僅促進(jìn)了建筑項目整體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，而且提高了建筑生產(chǎn)效益，降低了成本[1]?；诖?，本文結(jié)合自身工作實踐經(jīng)歷，以房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化為研究對象，分析常見的優(yōu)化技術(shù)方法，為建筑行業(yè)施工技術(shù)的發(fā)展提供參考。

1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的意義

1.1提高整體建筑的安全穩(wěn)定性

建筑工程設(shè)計的基本目標(biāo)之一是保證建筑的安全與穩(wěn)定，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須將安全性放在首位，通過優(yōu)化設(shè)計不僅可提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性，還能提高整體建設(shè)質(zhì)量，將合理的材料用在合適的位置，提現(xiàn)建筑的效能，延長建筑整體的使用壽命。可通過優(yōu)化設(shè)計及時發(fā)現(xiàn)原來設(shè)計方案中存在的缺陷并進(jìn)行改正，此外還要通過合理的受力計算與分析及時發(fā)現(xiàn)受力不合理的地方并加以處理[1]。

1.2改善房屋建筑的功能

為提升整體建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，使房屋建筑協(xié)調(diào)統(tǒng)一，且更具有實用性和外觀的美觀性，必須做好設(shè)計階段的方案設(shè)計。通過設(shè)計優(yōu)化及時改進(jìn)方案中的不足之處并加以完善，可有效改善房屋建筑的功能，使打造出來的建筑更符合宜居的特點。如住宅中通過合理地布置剪力墻與梁，可以方便住戶后期改造，實現(xiàn)設(shè)計和使用很好的結(jié)合。

1.3提高建筑的經(jīng)濟(jì)性

通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，一方面可以提升整體建筑的性能，另一方面還能降低工程造價。因此在設(shè)計階段進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計，可為建筑企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，提升建筑的經(jīng)濟(jì)性。譬如可以通過含鋼量和混凝土含量指標(biāo)的測算，來控制建筑結(jié)構(gòu)造價。

2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法

2.1整體優(yōu)化與局部優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，具有明顯的復(fù)雜性和層次性，尤其是現(xiàn)代化高層建筑物以及復(fù)雜建筑物，建筑結(jié)構(gòu)具有更加獨特的層次性?？傮w上，建筑結(jié)構(gòu)的層次性主要包括設(shè)計體系和結(jié)構(gòu)體系兩部分，前者主要體現(xiàn)在采用什么樣的建筑風(fēng)格、建筑方式等方面，后者主要體現(xiàn)在不同風(fēng)格系統(tǒng)下的建筑結(jié)構(gòu)方面。因此，對于建筑物層次性方面的優(yōu)化主要指的是設(shè)計過程中對建筑整體結(jié)構(gòu)下屬系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使得最終建筑結(jié)構(gòu)更加合理。房屋建筑物是復(fù)雜的，是由不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成的復(fù)雜體，包括承重系統(tǒng)、水電系統(tǒng)等多方面，因此在房屋建筑設(shè)計過程中無論哪一方面出現(xiàn)設(shè)計不合理，就會導(dǎo)致整個建筑結(jié)構(gòu)不合理，進(jìn)而影響建筑的整體安全性能和美觀[2]。對于不同系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行局部優(yōu)化，不僅減少了大量的工作量，提高建筑物的安全性能，還能使得局部設(shè)計更加美觀、更加貼合整體設(shè)計。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一般采用整體優(yōu)化和局部優(yōu)化相結(jié)合的方式進(jìn)行。

2.2建筑主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對主體部分進(jìn)行設(shè)計的時候，應(yīng)對建筑物的質(zhì)量進(jìn)行重點考慮，優(yōu)化設(shè)計應(yīng)建立在保障房屋建筑質(zhì)量與安全性的基礎(chǔ)之上?；诖?，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先要考慮的問題便是確保建筑物的安全性，并在后期優(yōu)化設(shè)計中，致力于實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)承載性能的加強。對于建筑物來說，主體部分穩(wěn)定性的增強，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。對建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的時候，重點是對剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確保剪力墻的整體穩(wěn)定性，重點是要使剪力墻質(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)計師可以采取減少剪力墻數(shù)量、增加剪力墻程度的方式，來對剪力墻結(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)計中，往往會在剪力墻內(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，需要對這部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，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建筑結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化進(jìn)行應(yīng)用的時候，應(yīng)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)模型。在對建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化的時候，可以從確定約束條件、計算函數(shù)、選擇變量三個方面開展。創(chuàng)建、使用建筑結(jié)構(gòu)模型的過程中，應(yīng)對不同變量的選擇進(jìn)行高度重視。對不同變量進(jìn)行設(shè)置、選擇的時候，必須充分考慮房屋建筑物的實際情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，全面分析可能會給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生影響的所有因素，并用預(yù)定參數(shù)來對這些因素進(jìn)行表示，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中表現(xiàn)出來。一些因素可能會給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體效果產(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)計優(yōu)化過程中，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量，有利于提高其工作效率[3]。

2.4地基基礎(chǔ)優(yōu)化方案

基礎(chǔ)持力層，首選天然地基?；A(chǔ)選型，按獨立基礎(chǔ)、條基、筏板、樁基的順序進(jìn)行，地下車庫優(yōu)選獨立基礎(chǔ)+防水板的形式;樁基選型應(yīng)進(jìn)行復(fù)合地基、預(yù)制樁、管樁、灌注樁等樁基形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，根據(jù)地質(zhì)情況以及規(guī)范要求選用最經(jīng)濟(jì)的樁型;在施工許可情況下，復(fù)合地基最經(jīng)濟(jì)，采用樁基時，盡量采用樁基承臺+防水板形式基礎(chǔ)形式。筏板厚度、獨立基礎(chǔ)高度按沖切控制，可以局部加厚，以減小基礎(chǔ)的構(gòu)造配筋，節(jié)約含鋼量，節(jié)約混凝土用量，降低工程成本。

2.5房屋建筑結(jié)構(gòu)與給排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

給排水系統(tǒng)與居民的生活息息相關(guān)，包括廚房用水、浴室用水等系統(tǒng)，若給排水系統(tǒng)設(shè)計與建筑結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，不僅影響房屋內(nèi)部美觀，而且對人們的生活產(chǎn)生較大的影響。因此，加強房屋建筑結(jié)構(gòu)與給排水系統(tǒng)協(xié)調(diào)性優(yōu)化直觀重要。建筑物的給排水系統(tǒng)需要較大的機(jī)械設(shè)備，但由于機(jī)械設(shè)備的載荷強度較大，因此一般將給排水系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備設(shè)計在地下室內(nèi)。此外，給排水機(jī)械設(shè)備差異較大，主要表現(xiàn)在設(shè)施管道粗細(xì)不一，因此應(yīng)對結(jié)構(gòu)中設(shè)計的孔徑位置、尺寸大小、預(yù)埋深度等進(jìn)行優(yōu)化，增強穿孔位置的穩(wěn)定性等。

2.6優(yōu)化抗震設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，首先要做好概念設(shè)計，其次應(yīng)該選擇合適的抗震體系，使該體系能形成多道防線，剛度與強度能夠均勻合理地分布;此外，要求建筑結(jié)構(gòu)簡單規(guī)則，可在合適的位置通過設(shè)置防震縫來提高建筑整體的抗震能力;最后通過合理的構(gòu)件設(shè)計滿足控制的變形要求。

結(jié)語

結(jié)合上述內(nèi)容可以看出，在我國建筑工程施工的過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計對于整個工程的施工具有重要的影響。為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，就需要不斷地完善、優(yōu)化設(shè)計方案，將各種先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合應(yīng)用到設(shè)計方案中，從而實現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。保證結(jié)構(gòu)空間利用效率以及對材料的合理配置，為我國建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供有力的基礎(chǔ)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 周建華.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化技術(shù)分析[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2019（11）：187-188.

[2] 陳哲.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[J].居業(yè)，2020（2）：36-37.

[3] 王永勝.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（3）：41-42.