結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

郝昌閣

中核第七研究設(shè)計(jì)院有限公司 山西太原 030012

在住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式多樣化不斷推進(jìn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力逐步加大的背景下，住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到了飛速發(fā)展。開展住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析，既能大幅度提升住宅建筑的使用性能，也可以在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升美觀性和藝術(shù)性，改性居民的居住環(huán)境，滿足人們心里和生活的需求?；诖?，開展住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析研究就顯得尤為必要。

1 房屋建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化概述

（1）由于房屋建筑工程所觸及到的內(nèi)容尤為廣泛，房屋建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化所包括的內(nèi)容相對(duì)來說較為豐厚，從整體上來看，房屋建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作包含了對(duì)房屋建筑分部構(gòu)造優(yōu)化以及總體構(gòu)造優(yōu)化兩個(gè)較大的內(nèi)容，其中，在房屋建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)當(dāng)中的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化主要包含了以下幾點(diǎn)具體的內(nèi)容。首先，房屋建筑基本構(gòu)造改進(jìn)內(nèi)容。其次，房屋建筑頂部構(gòu)造的改進(jìn)。再次，房屋建筑的細(xì)節(jié)構(gòu)造、總體構(gòu)造以及維護(hù)構(gòu)造等內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，要以房屋建筑的舒適度需求以及基本需求為前提，對(duì)房屋建筑構(gòu)造的造價(jià)進(jìn)行管控，也就是需要對(duì)“房屋建筑的造價(jià)進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計(jì)”[1]。

（2）之所以對(duì)房屋建筑構(gòu)造規(guī)劃進(jìn)行改進(jìn)是由于優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)對(duì)有限的資源以及空間進(jìn)行有效地應(yīng)用，進(jìn)一步地提升各種材料以及設(shè)施的運(yùn)用效率，盡最大可能使得優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)造下所建造的房屋建筑能夠?qū)崿F(xiàn)美觀、經(jīng)濟(jì)、可靠以及安全。有關(guān)調(diào)查研究信息顯示，房屋建筑構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)與以往的設(shè)計(jì)性對(duì)比可以節(jié)約8%-35%的建筑工程造價(jià)，所以，在房屋建筑構(gòu)造規(guī)劃當(dāng)中需要充分運(yùn)用房屋建筑構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，以此來推進(jìn)房屋建筑工程行業(yè)的長(zhǎng)久進(jìn)展，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源的合理運(yùn)用。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

2.1 科學(xué)構(gòu)建房屋建筑設(shè)計(jì)的模型

在具體的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，需要精準(zhǔn)科學(xué)化的對(duì)房主建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型建構(gòu)。首先，就是需要科學(xué)選擇變量。變量就是在房屋建筑設(shè)計(jì)中可以用來進(jìn)一步優(yōu)化的參數(shù)值，通常而言在設(shè)計(jì)優(yōu)化前需要整體性分析建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，認(rèn)真了解需要優(yōu)化的內(nèi)容點(diǎn)以及關(guān)鍵點(diǎn)，從而對(duì)整體的設(shè)計(jì)方案能有全面的掌握認(rèn)識(shí)，同時(shí)也要考慮建筑建設(shè)中其他因素的影響。從具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化環(huán)節(jié)來看，特別是相關(guān)工程涉及到的細(xì)節(jié)參數(shù)，需要作為優(yōu)化的理論依據(jù)，在選擇最佳方案時(shí)在其中做合理的取舍，參考房屋工程建設(shè)的參數(shù)，明確數(shù)據(jù)目標(biāo)，最大限度降低對(duì)建筑的直接性影響，同時(shí)降低設(shè)計(jì)優(yōu)化所帶來的偏差；然后是科學(xué)化選擇優(yōu)化函數(shù)，在以實(shí)用性跟穩(wěn)定性的前提下，既要做好成本控制，同時(shí)對(duì)房屋整體結(jié)構(gòu)、尺寸、用料等進(jìn)行合理選擇，保障穩(wěn)定，再結(jié)合具體施工的條件，最終合理施工[2]。

2.2 建立健全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與制度體系

當(dāng)前，土木工程設(shè)計(jì)某些問題，大部分是設(shè)計(jì)單位或者施工單位為了節(jié)約預(yù)算或者其他原因忽略建筑規(guī)范上的條例，不按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，從而可能影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，或者出現(xiàn)民間俗稱的“豆腐渣”工程。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間必須嚴(yán)格對(duì)照規(guī)范，生產(chǎn)施工過程也需要執(zhí)行嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。圖紙繪制也需要嚴(yán)格要求，整體框架和細(xì)部處理都需做好，圖紙出現(xiàn)一點(diǎn)紕漏都會(huì)影響整體工程的進(jìn)度甚至停工。每個(gè)階段出現(xiàn)差池，工程損失都是巨大的。所以要健全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格要求參與工程的每個(gè)部門單位，制定相關(guān)制度，約束施工人員的工作行為，規(guī)范提升施工質(zhì)量。

2.3 空間結(jié)構(gòu)整體布局的優(yōu)化

在住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，空間結(jié)構(gòu)整體布局優(yōu)化是重中之重，也是優(yōu)化過程中必不可少的內(nèi)容，具有很強(qiáng)的綜合性，涉及到的內(nèi)容包括：建筑采光、空間結(jié)構(gòu)布局、建筑朝向等那內(nèi)容，為提升優(yōu)化效果，可從以下兩個(gè)方面入手：第一，住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化人員必須具有一定的前瞻性，從城市未來發(fā)展規(guī)劃的角度入手，從整體布局逐步深入到細(xì)節(jié)布局，比如：可通過住宅建筑整體結(jié)構(gòu)、原材料選擇、結(jié)構(gòu)布置等方面同時(shí)入手，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)調(diào)配合，以提升住宅建筑工程的總體承載力、穩(wěn)定性、安全性。第二，嚴(yán)格遵循國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。在住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，各項(xiàng)參數(shù)難免會(huì)存在誤差，但要嚴(yán)格控制，將誤差控制在允許范圍中[3]。

2.4 結(jié)合相關(guān)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作具體過程可通過建立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型、計(jì)算方案選擇、程序創(chuàng)新及結(jié)果分析幾個(gè)方面進(jìn)行具體實(shí)施。具體而言，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，可建立相關(guān)函數(shù)模型，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的有效性。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可通過函數(shù)模型中分析其截面尺寸等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工成本的控制。此外，對(duì)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，設(shè)計(jì)人員可從房屋的尺寸、結(jié)構(gòu)的牢固性等多方面加以考慮，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中的有效應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中，具有較多的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一定的缺陷，如存在無法對(duì)多方面的主客觀因素進(jìn)行充分考慮，人性化水平需進(jìn)一步提高等問題。

3 結(jié)語

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化將會(huì)是我國(guó)今后房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向，其可在很大程度上提升房屋建筑工程的應(yīng)用價(jià)值。在房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用實(shí)踐中，設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)不同房屋建筑工程的實(shí)際情況，即其建設(shè)目標(biāo)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等方面，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化思想，引入概念設(shè)計(jì)理念，借助現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法及相關(guān)技術(shù)，促進(jìn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的有效實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作工程應(yīng)用，以提升房屋建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性、適用性及經(jīng)濟(jì)性。