探究房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法及應(yīng)用

黃少鵬

（運城市建筑設(shè)計研究院，山西 運城 044000）

0 引言

房屋建筑是人們生產(chǎn)和生活的重要場所，其結(jié)構(gòu)設(shè)計工作受到廣泛關(guān)注。因此，如果對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化和應(yīng)用，可以有效提高設(shè)計質(zhì)量，更加滿足人們的生活和生產(chǎn)需求，這也是目前所有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計單位都要考慮的問題。

1 在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的必要性分析

從目前我國房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢來看，房屋建設(shè)主要是超高層和高層住宅建筑，因此設(shè)計時應(yīng)充分考慮現(xiàn)代人的需求，并考慮時代的進(jìn)步。好的設(shè)計和成本的協(xié)調(diào)，如何減少資本投資已成為房地產(chǎn)行業(yè)的一大關(guān)注點。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是為了確保安全施工。即，綜合考慮各種因素，并使用現(xiàn)代設(shè)計概念和技術(shù)來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和成本管理。眾所周知，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的研究，可以在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后將成本降低約15%。然而，實際上，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是困難的，主要是因為存在許多限制因素和許多技術(shù)方法難以實施。例如，在住宅建筑中，一些公司對建筑的持續(xù)時間有很高的要求，以便盡快完成建筑；如果建筑發(fā)現(xiàn)設(shè)計不當(dāng)，則會忽略它并繼續(xù)進(jìn)行。在建筑設(shè)計方面，由于缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗，一些運營商無法優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。還有一些員工在設(shè)計中相對關(guān)注建筑物的某些部分，而相對忽略整個建筑物的結(jié)構(gòu)，這會影響項目的總體成本。結(jié)構(gòu)設(shè)計師可以看到，必須考慮所有因素，并且必須結(jié)合施工技術(shù)，成本控制和利潤改善的應(yīng)用，以確保設(shè)計的計劃可以使利潤和質(zhì)量最大化。此外，在實施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的過程中，有必要充分考慮機(jī)械設(shè)備的作用和性能，并分析該技術(shù)方法與以前的建筑結(jié)構(gòu)相比的優(yōu)勢。這樣就可以大大降低整個項目的成本，并為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)利益。此外，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的適用性能并整合房屋結(jié)構(gòu)的各個單元對于提高建筑質(zhì)量和建筑安全性也具有重要意義。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

2.1 抗震設(shè)計問題

在現(xiàn)代建筑的設(shè)計中應(yīng)注意抗震的重要性，因為必須確保穩(wěn)定性，以便自然災(zāi)害不會對建筑物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，因為它們具有不同的高度特征，例如高層建筑設(shè)計。然而在該建筑項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計中并未進(jìn)行全面考慮，可能承重柱的橫截面太小，當(dāng)建筑物受到外力作用時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，從而導(dǎo)致倒塌。此外，在抗震設(shè)計方面，國家明確定義了抗震等級，但在設(shè)計期間不應(yīng)將抗震等級視為主要設(shè)計指標(biāo)。原因是建設(shè)項目和地理環(huán)境也不同，并且由于理論和現(xiàn)實不一致，潛在的安全風(fēng)險增加。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙不夠詳細(xì)

圖紙是建筑項目施工中最基本的元素之一，它也是建筑項目中必不可少的關(guān)鍵元素。整個施工過程的相關(guān)工作應(yīng)以圖紙為基礎(chǔ)。它必須設(shè)計科學(xué)、完整的建筑結(jié)構(gòu)圖，可以簡化施工過程，并避免在后期進(jìn)行不必要的更改。但是一些建筑公司提供的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖不完整，圖紙的細(xì)節(jié)還不夠詳細(xì)。通常會出現(xiàn)諸如結(jié)構(gòu)類型不清晰、抗震等級要求低以及墻壁材料不清晰之類的問題。另外，一些圖紙缺乏專業(yè)知識，并且沒有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)繪制符號。這樣的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖會對施工產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，甚至使場地的施工處于混亂狀態(tài)，最終導(dǎo)致施工安全事故。

2.3 基礎(chǔ)選型缺乏科學(xué)性

對于房屋建筑，毫無疑問，所使用功能的重要性，但安全性也非常重要，建筑物的安全水平在很大程度上取決于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。建筑結(jié)構(gòu)的選擇是否科學(xué)、使用的材料是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求、承重性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)、抗震等級是否合理等，直接影響到建設(shè)項目的總體安全水平。由于目前的現(xiàn)象，我國的建筑業(yè)存在許多建筑物結(jié)構(gòu)選擇不合理的問題，例如建筑物的低承載能力和不良的建筑地基，這可能導(dǎo)致后期建筑物的不均勻沉降，從而產(chǎn)生各種安全隱患。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法

3.1 優(yōu)化計算方法

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的某些階段，首先必須準(zhǔn)確計算各種變量，有許多計算方法。在選擇一種計算方法時，您需要選擇一種簡單而有效的計算，而不會引起煩瑣的工作，此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化必須滿足功能和使用的要求，以便相關(guān)的設(shè)計優(yōu)化參數(shù)同時高速運行，并對最終設(shè)計程序結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化產(chǎn)生重大影響。因此，設(shè)計人員應(yīng)注意優(yōu)化中程序的選擇。在對各種可變數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和仿真后，設(shè)計人員對相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行匯總和研究，找出計劃的優(yōu)缺點，平衡各方參數(shù)，綜合經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)含量。要對設(shè)計特征的布局要求進(jìn)行全面研究，最后確定更加科學(xué)合理的參數(shù)優(yōu)化方案。

3.2 結(jié)構(gòu)縫科學(xué)設(shè)計

全面提高結(jié)構(gòu)節(jié)點的設(shè)計水平可以確保房屋的穩(wěn)定性，并延長房屋的使用壽命。根據(jù)該地區(qū)的自然條件和地理因素，可以設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)接縫并提高房屋的安全性。結(jié)構(gòu)節(jié)的設(shè)計是保障家庭安全的關(guān)鍵，我們需要致力于結(jié)構(gòu)節(jié)的設(shè)計，對結(jié)構(gòu)節(jié)的設(shè)計進(jìn)行重點研究，提高設(shè)計水平和能力。因此，相關(guān)的建筑公司必須根據(jù)質(zhì)量提高綜合實力，以確保設(shè)計效果。因此，在實際的設(shè)計工作中，公司必須全額投資，無法集中精力。為了有效地保證房屋的穩(wěn)定性，有必要保證房屋的質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)接縫的設(shè)計能力，并避免房屋建筑項目遭到破壞。相關(guān)設(shè)計師應(yīng)以現(xiàn)場為指導(dǎo)，深入施工現(xiàn)場，審查各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)查分析，了解工程量，并在獲取大量科學(xué)數(shù)據(jù)的前提下做好。結(jié)構(gòu)聯(lián)合設(shè)計工作。例如，現(xiàn)澆板在當(dāng)前房屋中有許多應(yīng)用，在設(shè)計時必須充分考慮應(yīng)力問題，并且必須首先分析現(xiàn)澆板的應(yīng)力面，以便設(shè)計條件可以充分掌握現(xiàn)澆板的結(jié)構(gòu)，需要合理地使用材料，管理有利的施工條件，并進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。通過合理布局結(jié)構(gòu)接縫，不斷優(yōu)化現(xiàn)澆板的設(shè)計思路，闡明設(shè)計目標(biāo)，確保間隙，并有效改善房屋，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 重視抗震設(shè)計

可以采取三種措施來滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求：①根據(jù)高層建筑的結(jié)構(gòu)特征，合理放置抗側(cè)向力分量和水平分量。高層建筑的內(nèi)部合理布置，以在水平方向上形成應(yīng)力分布系統(tǒng)，并提高高層建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的連續(xù)性和均勻性；②提高基礎(chǔ)的抗震能力?？梢栽黾痈邔咏ㄖ袠痘纳疃?，以提高建筑物的抗傾覆性和地基的穩(wěn)定性；③它優(yōu)化了建筑物的承重結(jié)構(gòu)，并采用了框架剪力墻結(jié)構(gòu)。在地震災(zāi)難中，可以首先吸收從下層結(jié)構(gòu)傳遞來的地震能量來破壞剪力墻?？蚣芙Y(jié)構(gòu)可以繼續(xù)支撐上部結(jié)構(gòu)，形成抗地震的第二道防線，從而有效減少建筑物被破壞。另外，有必要適當(dāng)提高高層建筑物內(nèi)的墻壁和樓板的剛度，以有效地防止建筑物運動的問題。

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

4.1 計算機(jī)技術(shù)的有效運用

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，有必要將最佳的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算機(jī)技術(shù)充分融合，以利用計算機(jī)的性能來改善最佳設(shè)計的總體設(shè)計。例如，在模型構(gòu)建過程中，可以基于BIM 技術(shù)在三個維度上構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)，并且可以使用該模型來確定相關(guān)的建筑人員如何有效匹配。BIM 技術(shù)可以處理相關(guān)數(shù)據(jù)，生成可變的三維模型，并完成最佳的家居設(shè)計。使用數(shù)據(jù)確定物料混合并完成優(yōu)化。此外，可以使用計算機(jī)測量材料和承重應(yīng)力之間的關(guān)系，以優(yōu)化計劃數(shù)據(jù)，以確保有效模擬房屋的整體結(jié)構(gòu)。同時，計算機(jī)生成的電子統(tǒng)計圖可以防止后續(xù)項目的損失或損壞。有關(guān)承包商可以在施工過程中按照施工圖紙中的全部說明進(jìn)行操作，將其保存在電話中并找到最佳的匹配點。電子建筑圖紙會根據(jù)項目的意外情況隨時間變化，從而確保其功能的正確性。在設(shè)計過程中，相關(guān)施工人員應(yīng)根據(jù)施工圖的有效性和實用性進(jìn)行綜合觀察，根據(jù)相關(guān)設(shè)計工作進(jìn)行綜合推廣，減少相關(guān)設(shè)計偏差，并完成有效價值的提高。

4.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計方面的應(yīng)用

在初始建設(shè)和生產(chǎn)中丟失的數(shù)據(jù)參數(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的目標(biāo)參數(shù)，房屋價格參數(shù)以及建筑設(shè)計中的結(jié)構(gòu)可靠性參數(shù)等都是變量的重要指標(biāo)。另外，有必要綜合考慮影響房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素，并將其反映在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型中。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員將使用考慮因素少、變化少的數(shù)據(jù)指標(biāo)作為關(guān)鍵指標(biāo)，這將大大減少建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計和應(yīng)用的難度，并減少工作的難度。如果被拒絕，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師可以設(shè)計出最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。另外，設(shè)計特征是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師確定相關(guān)設(shè)計特征的主要關(guān)注點。設(shè)計師在許多功能中需要選擇一組最適合房屋建筑結(jié)構(gòu)尺寸和橫截面積的功能指標(biāo)，并分析每組功能的特征。最后，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計條件，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特征，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者必須執(zhí)行房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及外觀房屋平面圖，房屋結(jié)構(gòu)的剛度，房屋的局部強(qiáng)度，房屋的整體結(jié)構(gòu)等。研究和研究房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種條件。實際上，有必要考慮房屋建筑的實際情況，分析和比較約束對象的條件，以便將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計更好地應(yīng)用于房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

5 結(jié)語

優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計將是未來韓國房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，這將大大提高房屋建筑工程的應(yīng)用價值。在住宅建設(shè)項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)用實踐中，設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)各種住宅建設(shè)項目的實際情況，即建設(shè)目標(biāo)、結(jié)構(gòu)特點、施工情況，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化思想，引入概念設(shè)計思想。借助現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法及相關(guān)技術(shù)，如經(jīng)濟(jì)條件等，促進(jìn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的有效實現(xiàn)，促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的應(yīng)用，提高安全性，家庭建筑工程結(jié)構(gòu)的適用性和經(jīng)濟(jì)性。