房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用探討

作者簡介：涂勇（1972-），男，湖南益陽人，碩士研究生，主要從事房屋建筑結(jié)構(gòu)研究及新技術(shù)應(yīng)用工作。

摘?要： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)中的地位是不可替代的，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能保證后期房屋建筑施工的順利進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果直接影響到了建筑物的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。本文，主要探究了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，希望能夠借此更好的提升房屋建筑質(zhì)量，促進(jìn)我國房地產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展壯大。

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

【中圖分類號(hào)】TU318?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】1674-3733（2020）22-0042-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)的市場競爭力也在不斷增強(qiáng)，對(duì)于建筑行業(yè)亦是如此。房屋建筑工程是一項(xiàng)投資巨大、施工周期長的項(xiàng)目。在房屋建筑建設(shè)期間，前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量效果越好，后期房屋建筑施工也就越順利。那么，在具體的房屋建筑工程中究竟應(yīng)當(dāng)如何做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并不斷的對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化呢？下面，筆者將結(jié)合自身的理解和認(rèn)識(shí)，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行詳細(xì)分析和探究。

1?房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容及意義

1.1?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化主要是基于力學(xué)知識(shí)、現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)程，結(jié)合建筑工程的基本情況，從控制計(jì)劃成本的角度出發(fā)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，通過對(duì)其中關(guān)鍵的參數(shù)建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，同時(shí)進(jìn)行了科學(xué)的計(jì)算，最終確定建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。

1.2?優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義

當(dāng)前我國建筑事業(yè)飛速發(fā)展，其我國經(jīng)濟(jì)水平的提升提供了更多的動(dòng)力，滿足了多種居民的就業(yè)需求，但是基礎(chǔ)建筑工程建設(shè)過程中，取得巨大成就的同時(shí)也存在有極為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問題。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以明確建筑施工中哪些環(huán)節(jié)存在有嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，進(jìn)而有效的節(jié)約資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可以有效的降低建筑工程的成本造價(jià)，同時(shí)還能更為合理的使用建筑材料，讓不同建設(shè)單位的建筑工程結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào)一致，促進(jìn)建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的健康發(fā)展。

1.3?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所展現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性是體現(xiàn)在多個(gè)方面的，首先從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與用地面積的關(guān)系角度出發(fā)，隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑行業(yè)的競爭可謂是日趨激烈，城市人口增多，用地越來越緊張，用地成本不斷提高。因此，高層建筑的數(shù)目不斷增多，相對(duì)來說，高層建筑的大規(guī)模發(fā)展，一定程度上緩解了緊張的人地矛盾關(guān)系，但是與此同時(shí)其對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的優(yōu)化，并設(shè)計(jì)科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)方案，可以獲得更加理想的經(jīng)濟(jì)效益。其次，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)系角度出發(fā)。建筑層次對(duì)于單位的建筑面積造價(jià)也有一定的影響，簡單來看，屋蓋部分因?yàn)闃菍拥脑黾又挥靡粋€(gè)層蓋，但是基礎(chǔ)部分卻因?yàn)闃菍拥脑黾?、荷載的加大，需要增大基礎(chǔ)部分的承載力，墻體承重結(jié)構(gòu)需要增強(qiáng)承載能力和抗震能力，這樣勢必會(huì)導(dǎo)致相關(guān)結(jié)構(gòu)的單位建筑造價(jià)提高。

最后從高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系角度出發(fā)，住宅的層高將會(huì)直接影響住宅的造價(jià)，因?yàn)闃菍釉礁?，墻體面積以及柱體面積也將會(huì)相應(yīng)增加，同時(shí)結(jié)構(gòu)本身的重量也會(huì)增加建筑基礎(chǔ)與柱體的承載力，水衛(wèi)和電氣的管線成本也將會(huì)有所增長，而層高低則會(huì)節(jié)省材料，節(jié)約能源，有助于抗震效果的發(fā)揮。

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

2.1?植入概念性設(shè)計(jì)理念

在房屋建筑施工過程中，一些無法用詳細(xì)數(shù)據(jù)展開施工的情況則需要嵌入概念設(shè)計(jì)理念，對(duì)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用不同的分析方法，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)材料的不同、參數(shù)不同而進(jìn)行不同角度的分析。分析的方法是多樣性的，然后再進(jìn)行擇優(yōu)，從中得出最好的設(shè)計(jì)方案。而對(duì)于已經(jīng)確定好的結(jié)局布置需要從不同的角度分析整體結(jié)構(gòu)櫥架的陌生情況，

并且對(duì)于不同的建筑材料、設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多組合的形式搭配，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值與安全程度都達(dá)到最優(yōu)的組合。

2.2?結(jié)構(gòu)工程師要參與建筑方案規(guī)劃

在建筑方案階段，結(jié)構(gòu)布置的合理性往往被忽視，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的，受建筑設(shè)計(jì)的制約，往往要犧牲一定的經(jīng)濟(jì)性或者安全儲(chǔ)備來實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的要求。這就建議結(jié)構(gòu)工程師能在方案階段參與進(jìn)去，力保在滿足建筑功能及外觀需求的前提下，使建筑物盡可能地平面規(guī)則、豎向剛度連續(xù)。建筑結(jié)構(gòu)工程師需要積極參與到早期的項(xiàng)目計(jì)劃中，對(duì)于整體的項(xiàng)目進(jìn)行全面的了解，否則在實(shí)際的建筑中，建筑師很難正確地分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，幫助建筑師做好創(chuàng)新，使建筑的功能優(yōu)化全面展現(xiàn)。

2.3?―整體優(yōu)化和局部優(yōu)化

任一項(xiàng)目建筑的設(shè)計(jì)都比較復(fù)雜且有層次性，不僅僅包含了建筑原材料的選取、零部件的選配、結(jié)構(gòu)類型的選用等內(nèi)容，還包括建筑的設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系及安裝設(shè)計(jì)體系，每一個(gè)體系又包括許多的附屬體系。對(duì)所有體系的細(xì)節(jié)都進(jìn)行優(yōu)化，從整體到局部，真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。

2.4?分階段優(yōu)化

每一個(gè)項(xiàng)目工程在指定的使用期限中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是有可供挑選的多種方案的，即在每個(gè)階段都可以進(jìn)行方案的優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員就需要根據(jù)不同的性質(zhì)來進(jìn)行不同的確定，保證建筑的施工質(zhì)量，延長整體工程的使用壽命，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)做最大的努力。

2.5?對(duì)基礎(chǔ)的優(yōu)化

一般基礎(chǔ)部分的投資占總投資的20%-30%，所以合理的基礎(chǔ)方案對(duì)節(jié)省造價(jià)尤為重要，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料設(shè)計(jì)多種基礎(chǔ)方案，綜合比較選取最優(yōu)。

2.6?對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

需要對(duì)房屋建設(shè)的上部結(jié)構(gòu)來進(jìn)行優(yōu)化先應(yīng)該要布設(shè)合理的剪力墻，并且保證剪力墻的質(zhì)量，并且讓對(duì)稱樓層的平面剛度中心點(diǎn)與結(jié)構(gòu)的重心位置生命，減少外部的風(fēng)力、地震等荷載作用的影響。盡可能地應(yīng)用剪力墻的大開間溝通，同時(shí)增加墻肢長，縮減墻肢的數(shù)量也保證剛度基礎(chǔ)的同時(shí)降低混凝土的使用數(shù)量。

2.7?結(jié)構(gòu)同建筑的協(xié)調(diào)優(yōu)化

設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要盡最大的可能保證建筑的結(jié)構(gòu)同整體的緊密配合，達(dá)到造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的效果。在設(shè)計(jì)時(shí)保證與功能需求一致，每個(gè)房間的標(biāo)準(zhǔn)盡量都保持一致性，建筑系統(tǒng)的墻與柱對(duì)位齊整，每一層高度及截面積要相同。在進(jìn)行樓體、電梯類的設(shè)計(jì)需要注意應(yīng)力集中以及受力方向較多的轉(zhuǎn)角區(qū)域，承重的構(gòu)件應(yīng)盡可能地選取高強(qiáng)建材來降低重量。

3?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

3.1?做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化

結(jié)果優(yōu)化是對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)文檔進(jìn)行審查，查看相關(guān)環(huán)節(jié)是否存在錯(cuò)誤或者是疏漏。在必要情況下，還需與設(shè)計(jì)公司等進(jìn)行溝通和交流，在溝通的過程中對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果中存在的缺陷和不足進(jìn)行調(diào)整，并提出相應(yīng)的優(yōu)化意見，以便達(dá)到建筑結(jié)果最為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，并且推行實(shí)施。

3.2?做好過程優(yōu)化

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是整個(gè)工作的重點(diǎn)所在，由于受到前期方案的要求或者是時(shí)間等方面的限制，許多的優(yōu)化工作在實(shí)際中可能無法真正有效的落實(shí)，這樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化作用也就難以真正的展現(xiàn)出來。而要想切實(shí)有效的解決相關(guān)問題，就需要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的前期就明確成本控制的內(nèi)容和要求，并采取合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)管理方式，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中所遇到的一系列問題進(jìn)行有效管理，制定可行的管理制度，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的管理應(yīng)當(dāng)是貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過程的，要做到經(jīng)常性的檢查并督促各項(xiàng)工作的全面落實(shí)。

3.3?提高施工人員的專業(yè)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容，需要施工人員運(yùn)用各種施工技術(shù)和方法進(jìn)行實(shí)踐，如果施工人員的技術(shù)水平不高，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容不夠了解，無法靈活的運(yùn)用各種新工藝和新方法，那么必將會(huì)使得的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容難以真正的應(yīng)用到實(shí)踐之中，這樣的話，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值也就無從體現(xiàn)了。因此，在建筑項(xiàng)目施工期間，還需要提高施工人員的專業(yè)化技術(shù)水平，對(duì)施工人員的技能有針對(duì)性的培養(yǎng)，定期考核施工人員的技能水平，保證施工人員能夠靈活運(yùn)用各項(xiàng)施工技術(shù)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容有清晰的了解和認(rèn)識(shí)。

3.4?實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與科學(xué)技術(shù)的融合

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用可謂是越來越廣泛，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中也不例外。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，也應(yīng)當(dāng)與各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，如借助計(jì)算機(jī)軟件可以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行簡化，加強(qiáng)參與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)各個(gè)部門之間的交流和溝通，使得部門之間能夠更加科學(xué)的協(xié)作。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)融入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)之中，還可以有效的節(jié)省人力和物力，增加建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)和問題進(jìn)行優(yōu)化，找出優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用存在的缺陷和不足，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的可行性。

總之，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)絕不是以犧牲安全來追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的，而是要堅(jiān)持在安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的前提下，不斷的對(duì)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)分析，集中建筑領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姡⒖茖W(xué)的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，給人們營造出更加舒適的建筑空間，節(jié)約建筑資源，設(shè)計(jì)出更加令人滿意的房屋建筑。

參考文獻(xiàn)

[1]?楊悅.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[J].綠色環(huán)保建材，2020（05）：92-93.

[2]?胡歡歡.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用[J].居舍，2020（12）：81+104.

[3]?鮑小娟.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2020（09）：60.

[4]?陳昌鈐.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].河南建材，2019（04）：40-41.