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

申磊

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也得到了改善，在此背景下，對(duì)于生活及居住的環(huán)境，也有了更嚴(yán)格的要求。在開展房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需積極的采用各類建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施及設(shè)計(jì)方法，這樣不僅可以大幅地提高房屋的舒適度，同時(shí)還能滿足人們的各類居住需求。不僅如此，通過應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，還可在不影響房屋性能及質(zhì)量的前提下大幅度降低建設(shè)的成本，從而大幅提高建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)建筑行業(yè)在我國良性的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

在第十四個(gè)五年規(guī)劃開局之年，我國提出了“完善新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略 提升城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量”的宏觀遠(yuǎn)景，為建筑行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展指明了方向和道路。目前我國的建筑行業(yè)仍處于快速發(fā)展的階段，同時(shí)伴隨著人們的生活物質(zhì)文化水平的不斷提高，社會(huì)各界對(duì)建筑的質(zhì)量和安全也提出了更高的要求。新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)下，人們要求房屋建筑能夠兼具美感、給人帶來精神上的享受，因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得更加重要。然而在過去的粗放式設(shè)計(jì)理念的制約下，很多房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，并沒有充分考慮人們的個(gè)性化需求及建筑的功能性，導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏足夠的實(shí)用性和功能性，無法滿足居住者的全面要求。這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮房屋建筑實(shí)際的功能需要，還應(yīng)該考慮房屋建筑的美觀性和人們的實(shí)際需求，同時(shí)還要確保房屋建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因此，本文針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國的建筑行業(yè)仍在飛速進(jìn)步，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，因此對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也在逐漸增加。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者需要充分考慮房屋建筑結(jié)構(gòu)的美觀、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等多方面的因素，從居住者的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，注重現(xiàn)實(shí)需求。在房屋建筑工程的成本控制過程中，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要對(duì)成本進(jìn)行優(yōu)化，從而采用更加有效的方式提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，通過精確計(jì)算，使房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到相應(yīng)的要求。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則及重要性

2.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

（1）在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不同的房屋建筑結(jié)構(gòu)在房屋建筑中的作用不同，因此相關(guān)工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況開展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使建筑材料的種類和數(shù)量能夠滿足房屋建筑工程的需要。

（2）房屋建筑工程具有復(fù)雜性，因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要充分考慮不同環(huán)節(jié)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，將設(shè)計(jì)工作同安全理念相結(jié)合，更好地確保施工人員以及施工現(xiàn)場周邊居民的人身安全。

（3）在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師根據(jù)房屋建筑實(shí)地情況開展相應(yīng)的房屋建筑結(jié)構(gòu)考察，包括：場地周邊水文地質(zhì)條件、周邊市政管網(wǎng)及建筑物分布情況等，從而采用更加合適的建筑方案及建筑材料，確保工程的質(zhì)量。

2.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

中國建筑行業(yè)需要應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，其中房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加需要加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，只有這樣才能使中國建筑行業(yè)能夠在技術(shù)發(fā)展的過程中不斷前進(jìn)。在房屋建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該將房屋結(jié)構(gòu)、房屋構(gòu)件與房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聯(lián)系起來，在工作過程中積累更多的經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作在建筑施工中的重要作用，促進(jìn)中國建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

3、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要意義

3.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)極大地降低了建設(shè)項(xiàng)目的總成本

通過數(shù)據(jù)分析可知，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)約建筑成本有著十分重要的作用。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠更加合理地利用建筑材料，不會(huì)產(chǎn)生各種浪費(fèi)，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。另外，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，還需要制定一套完整的、科學(xué)的成本方案來節(jié)約房屋建筑成本，能夠方便施工過程中造價(jià)工程師高效的施行成本管理工作。

3.2 提高房屋建筑的安全性

科技的發(fā)展使中國房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平得到了提升。各類力學(xué)分析軟件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輔助軟件的應(yīng)用，能夠快速的為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，從而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和有效性，并且能夠用參數(shù)化的方式描述整棟房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，這對(duì)于節(jié)約建設(shè)成本、優(yōu)化建筑外觀、提升建筑工程質(zhì)量和安全性有著重要意義。

3.3 降低工程造價(jià)

建設(shè)企業(yè)開發(fā)項(xiàng)目的最終目的是為了盈利，因此房屋建筑工程建設(shè)過程的成本管理非常重要。在充分考慮房屋建筑工程安全性的同時(shí)，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的節(jié)約。不能一味地追求安全性而使建筑工程消耗過多的資源，因此需要在房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中采用更加有效的結(jié)構(gòu)形式，在房屋建筑工程安全性的基礎(chǔ)上，通過對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，盡可能地降低建筑工程成本，最終實(shí)現(xiàn)降低工程造價(jià)的目的。

3.4 提高房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性

隨著人們的物質(zhì)生活水平提供，居住類建筑的功能需求也從簡單的遮風(fēng)擋雨升級(jí)為采光、采暖、電梯、便利、美觀、結(jié)構(gòu)布局合理等各個(gè)方面的需求，只有更好的完善建筑才能夠更好地激發(fā)人們的購買欲望，加快項(xiàng)目的去化速度。但是很多樓盤在銷售的過程中由于各類因素制約不能夠達(dá)到居住者的要求而導(dǎo)致銷售狀況不佳。由于建筑工程的開展需要消耗巨大的成本，開發(fā)商為了能夠?qū)崿F(xiàn)利益最大化，將樓間距設(shè)置過小，樓層設(shè)置過高，增加了居住的不舒適程度，從而降低了樓盤的經(jīng)濟(jì)性。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該充分考慮房屋間距、樓層高度以及土地利用率，為建筑開發(fā)企業(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

4.1 缺乏整體性

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的整體性對(duì)于房屋建筑業(yè)的整體發(fā)展具有十分重要的作用。目前，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏整體性，相關(guān)設(shè)計(jì)工作較為零散，這種情況會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑工程施工缺乏目標(biāo)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中經(jīng)常會(huì)因缺乏整體性而導(dǎo)致建筑工程在建筑施工的過程中出現(xiàn)很多問題，例如，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏整體性使建筑工程既不能夠與周圍的環(huán)境建立一種和諧的關(guān)系，也不能有效解決建筑工程與周邊環(huán)境之間的矛盾，進(jìn)而對(duì)環(huán)境的造成破壞。

4.2 細(xì)節(jié)處理缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要對(duì)其中的細(xì)節(jié)加強(qiáng)重視。采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，完成對(duì)房屋建筑工程細(xì)微部位的設(shè)計(jì)，從而把握房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的細(xì)節(jié)問題。因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)問題不僅會(huì)對(duì)建筑功能產(chǎn)生影響，還會(huì)對(duì)建筑的安全性產(chǎn)生影響，所以相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要加強(qiáng)重視，例如，在開展設(shè)計(jì)工作的過程中，一些工作人員在設(shè)計(jì)過程中缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性導(dǎo)致預(yù)埋件與房屋建筑工程的整體結(jié)構(gòu)、房屋建筑工程的施工安裝相沖突，同時(shí)也使房屋建筑工程的建筑質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。

4.3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中的問題

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要以房屋建筑工程規(guī)劃、勘察等為重要依據(jù)，按照正確的規(guī)范和流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如：房屋建筑設(shè)計(jì)方案中的一些具體標(biāo)識(shí)缺乏規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，在具體施工中會(huì)使相關(guān)施工人員造成誤解，從而影響到設(shè)計(jì)方案的正確實(shí)施，進(jìn)而給工程建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量造成損害，影響到房屋建筑的價(jià)值。

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

5.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體優(yōu)化技術(shù)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，要能夠充分把握整體與局部之間的關(guān)系，使房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)同局部結(jié)構(gòu)相互融合、融為一體。房屋建筑局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)需要根據(jù)具體情況進(jìn)行，如屋頂?shù)姆缆⒄陉柟δ?，屋頂水系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要總結(jié)每一項(xiàng)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使建筑局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，有效減少房屋建筑工程的成本。另外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師還需要采用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)建筑工程現(xiàn)場進(jìn)行勘察，充分了解建筑現(xiàn)場施工條件，從而得出合理的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。例如：對(duì)建筑工程現(xiàn)場進(jìn)行勘察，能夠選擇出滿足房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的材料，從而更好地完成對(duì)建筑材料的采購;在房屋建筑工程施工的過程中遇到較為復(fù)雜的施工情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師能夠充分利用施工現(xiàn)場整體環(huán)境，設(shè)計(jì)出更為可行的施工方案，從而更好地減少施工成本，為建筑企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟

5.2.1 選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)與變量

在房屋建筑工程設(shè)計(jì)的過程中，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要采用更加有效的方式，充分考慮其中的各項(xiàng)參數(shù)與變量，對(duì)參數(shù)與變量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一些參數(shù)與變量對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體影響不大，卻對(duì)建筑局部結(jié)構(gòu)影響較大或很大。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要對(duì)參數(shù)與變量有充分的考慮，從而更好地減少工作量，提高建筑工程的施工效率。

5.2.2 確定目標(biāo)函數(shù)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，需要首先確定與目標(biāo)相符合的建筑函數(shù)，通過建筑函數(shù)來進(jìn)行失效概率等情況的計(jì)算，從中選擇有效的計(jì)算方式，使工程造價(jià)工作能夠更好地完成。

5.2.3 確定約束條件

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化需要通過有效的約束條件來實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和牢固性的把握，進(jìn)而采取更加有效的方式對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。要充分考慮所有約束條件的變化對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)處于最佳狀態(tài)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，房屋建筑所有的約束條件都需要通過有效的方式來進(jìn)行落實(shí)，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與約束條件相吻合，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)方案的落實(shí)。

5.3 確定計(jì)算優(yōu)化方案

在確定計(jì)算優(yōu)化方案時(shí)，要以房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性為依據(jù)，確定房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中的約束性、非線性優(yōu)化問題，使房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠采用更加有效的方式來完成對(duì)問題的約束，并且對(duì)參數(shù)與變量進(jìn)行綜合考慮。在計(jì)算的過程中，需要采用更加有效的方式加以落實(shí)上述優(yōu)化方案，最終確保設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的方案。

5.4 節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要堅(jiān)持綠色可持續(xù)發(fā)展理念，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師要具備良好的專業(yè)素養(yǎng)。優(yōu)化方法包括以下幾個(gè)方面：

第一，房屋建筑所處的地理環(huán)境對(duì)房屋建筑整體質(zhì)量效果具有重要影響，因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該加強(qiáng)重視。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，對(duì)房屋建筑所處地理位置、氣候條件以及所在城市進(jìn)行調(diào)查，選擇有效的方式完成對(duì)房屋建筑朝向、采光、采暖等設(shè)計(jì)工作，以確保良好的房屋居住環(huán)境。

第二，要統(tǒng)籌兼顧，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中兼顧美觀和功能，即在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要考慮房屋建筑的美觀效果和各方面功能，使房屋建筑能夠同周圍景物結(jié)合，從而能采取更加有效的方式使房屋建筑實(shí)現(xiàn)高效的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

第三，要采取優(yōu)化措施，完善房屋建筑的維護(hù)工作。在開展房屋建筑屋頂、門、窗等設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該充分考慮采光、熱量散失等因素，從而充分為居住者營造良好的居住環(huán)境。在房屋建筑維護(hù)工作過程中，需從細(xì)節(jié)出發(fā)，充分考慮房屋建筑在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題，采用更有效的方法加強(qiáng)對(duì)房屋建筑的維護(hù)，延長房屋建筑的使用壽命。

6、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用

在開展房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的過程中，設(shè)計(jì)單位需對(duì)房屋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行建立。在這一過程中，需要對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象，即會(huì)影響建筑設(shè)計(jì)的重要因素進(jìn)行合理選擇。同時(shí)還要將影響建筑設(shè)計(jì)程度較小的原因作為預(yù)定參數(shù)，進(jìn)而降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作量。其次，通過對(duì)設(shè)計(jì)模型對(duì)應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，也可將建筑設(shè)計(jì)的安全性全面提高。再者，還要明確結(jié)構(gòu)模型的運(yùn)行條件，同時(shí)還需對(duì)很多情況，如對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及應(yīng)力等進(jìn)行全面考慮。最后，還要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，道路旁房屋建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是極為關(guān)鍵的，設(shè)計(jì)單位需要對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，這樣便可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案存在的不足進(jìn)而將其解決，這樣房屋建筑也可得到設(shè)計(jì)優(yōu)化，而房屋建筑的安全性及實(shí)用性也會(huì)得到大幅度提高。

結(jié)語：

隨著人們對(duì)建筑工程質(zhì)量、美觀、功能等多個(gè)方面的要求越來越高，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師采用的先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)。并結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)手段來完善建筑結(jié)構(gòu)，提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低工程造價(jià)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在工作過程中，需要不斷提高自身能力，并且加強(qiáng)同其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員及施工人員的溝通，從全局上把控建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，更好地發(fā)揮其在提高房屋建筑工程質(zhì)量方面的作用。

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