房屋結(jié)構(gòu)設計中的建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化研究

李東陽

天津方標世紀規(guī)劃建筑設計有限公司 遼寧沈陽 110000

房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中優(yōu)化技術(shù)種類較多，在具體優(yōu)化方面相關設計人員需要結(jié)合工程具體情況，進行房屋建筑實地勘查，制定初步建筑結(jié)構(gòu)設計方案，并在優(yōu)化上充分利用多種技術(shù)，盡可能地保障工程質(zhì)量的同時，達到結(jié)構(gòu)優(yōu)化目的。房屋建筑設計人員可以根據(jù)房屋建筑結(jié)構(gòu)不同，適當制定相應建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案，全面提升優(yōu)化質(zhì)量，促進建筑工程綜合效益提升。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的內(nèi)涵

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計不僅能提升房屋的抗震性能和受力性能，還可節(jié)約資源，提升經(jīng)濟效益，具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計應以原建筑方案為基礎，兼顧建設現(xiàn)狀以及經(jīng)濟成本進行合理優(yōu)化，以主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)方案為內(nèi)容，建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型，通過科學計算，最終得出結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計根據(jù)建筑的構(gòu)成可分為：①主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計；②基礎結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計；③房屋建筑細部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計；④建筑圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計需綜合考慮舒適性、功能性等因素，并立足于經(jīng)濟性進行造價控制，盡可能做到建筑結(jié)構(gòu)造價的合理縮減[1]。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計對策

2.1 重視結(jié)構(gòu)類型的選擇

常見的結(jié)構(gòu)類型有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由框架柱和框架梁為主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系，其特點是建筑平面布置靈活、使用空間大、延性較好，但側(cè)向剛度較差，水平力作用下會產(chǎn)生較大側(cè)向變形，用于多層建筑時經(jīng)濟性較好，所以常用于多層商業(yè)和辦公樓，但由于其梁、柱截面較大，影響使用空間，一般不用于住宅類建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)是以鋼筋混凝土墻體為主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系，其特點是抗側(cè)向剛度大、水平力作用下側(cè)移小、室內(nèi)墻面平整，但平面布置不靈活、施工造價較高，所以常用于高層住宅?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系，其具有框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，既能形成較大的使用空間，又具有較好的抵抗水平荷載的能力，常用于高層辦公樓和公寓。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計需重視建筑結(jié)構(gòu)類型的合理性，避免因選型不到位而影響建筑結(jié)構(gòu)設計的合理性。結(jié)構(gòu)類型應根據(jù)建筑平面布置、高度和使用功能要求進行選擇，并且在已選定的結(jié)構(gòu)類型下還需要更細化的對比選擇。比如，異形柱框架比普通框架用鋼量大，在可能的情況下盡量采用后者；短肢剪力墻比普通剪力墻用鋼量大，在可能的情況下盡量采用后者[2]。

2.2 做好優(yōu)化設計前的準備工作

在進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化前，一定要做好前期的準備工作。如今，許多建筑企業(yè)都沒有充分認識到結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化前期工作的重要性，沒有對前期設計出的方案進行細致剖析，沒有考慮設計結(jié)構(gòu)是否科學合理，這會直接對后期的工程建設產(chǎn)生影響。設計人員在設計過程中要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思想，在具體的設計過程中注重方案的經(jīng)濟性，要在保證結(jié)構(gòu)安全的基礎上不斷減少資金投入，這樣才能幫助建筑企業(yè)從中獲得更多的經(jīng)濟效益。

2.3 構(gòu)建優(yōu)化設計模型

想要更加高效地對結(jié)構(gòu)進行設計優(yōu)化，首先應構(gòu)建科學合理的設計模型。房屋結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的本質(zhì)內(nèi)容是指，將各種變量因素充分考慮在內(nèi)，然后建立相應的函數(shù)模型，利用科學技術(shù)手段計算出最優(yōu)結(jié)果，這樣既能保證所得方案的有效性，同時房屋結(jié)構(gòu)也能得到進一步優(yōu)化。在對模型進行優(yōu)化建立的過程中，首先應該對設計變量進行科學合理的選擇，設計人員要對參數(shù)的變化情況進行觀察和分析，從眾多的參數(shù)中挑選出一些變化較大的參數(shù)，并且將其設定為預定參數(shù)，通過這種方式能夠有效減少工作人員的計算工作量。在對預定參數(shù)進行設定后，需要確定目標函數(shù)。最后，要確定約束條件。在確定約束條件時應從多方面入手，其中最為主要的包括應力、裂縫、寬度及結(jié)構(gòu)尺寸等。

2.4 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化

房屋建筑根據(jù)其使用功能，實用性以及可改造性，盡量做到滿足基本使用功能的前提下，提升可改造空間。從細節(jié)入手，從業(yè)主使用入手，這樣不僅可以大大的降低業(yè)主后期的拆改造成資源浪費，還能為提升產(chǎn)品的品質(zhì)奠定良好的基礎，在節(jié)約資源的同時提高了產(chǎn)品的價值。具體可在必要位置設置結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件，在非必要位置盡量采用輕質(zhì)薄隔墻或用后期家裝家具代替，這樣一來就變相的提升了建筑的空間利用率，降低了建設成本的同時也降低了業(yè)主的成本，也使得建筑布局更加靈活，更新穎。

2.5 建筑抗震設計優(yōu)化

抗震設計是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中非常重要的一項內(nèi)容，我國屬于地震頻發(fā)的國家，利用抗震設計能提升建筑整體的穩(wěn)定性和安全性，有利于幫助人們更好地抵御自然災害的侵襲，降低地震來臨時帶來的風險和損失。在實際的設計階段，需要設計人員根據(jù)地質(zhì)勘查報告，建筑設計規(guī)范及當?shù)氐牡胤綐藴饰募?、要求以及建設地實際情況來進行建筑的抗震設計。選用合理的結(jié)構(gòu)形式以及合理的構(gòu)件布置在抵御地震力的同時減少結(jié)構(gòu)自身的扭轉(zhuǎn)效應，同時減少相應的材料用量。通過反復的迭代計算以尋求結(jié)構(gòu)設計的最優(yōu)結(jié)果從而減少結(jié)構(gòu)材料用量。結(jié)構(gòu)選材盡量選用輕質(zhì)材料，這樣會降低結(jié)構(gòu)的自重，從而減小地震力，減少結(jié)構(gòu)材料用量。通過抗震優(yōu)化設計減少建設成本，提高產(chǎn)品效益。

3 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化主要指在滿足建筑各項功能要求的基礎上，實現(xiàn)建筑各項數(shù)據(jù)優(yōu)化，即在所有可選擇的建筑結(jié)構(gòu)設計方案中，選擇一個相對更為優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)設計方案。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以提升建筑質(zhì)量，滿足用戶對建筑質(zhì)量要求。