孟德強(qiáng)

邯鄲市建筑設(shè)計(jì)研究院

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)中的應(yīng)用

孟德強(qiáng)

邯鄲市建筑設(shè)計(jì)研究院

科學(xué)、合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，在降低對(duì)經(jīng)濟(jì)損耗的同時(shí)，也使建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。而不可否認(rèn)的是，在房屋整個(gè)的建構(gòu)設(shè)計(jì)之中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是最為重要的環(huán)節(jié)之一。它有著比較復(fù)雜、全面的系統(tǒng)性，同時(shí)還有著很強(qiáng)的綜合性。所以，我們必須要對(duì)它深入、細(xì)致的分析和研究。本文根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)這一問題進(jìn)行了比較具體、詳細(xì)的闡述和分析，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員的實(shí)際工作起到一定的幫助作用。并供廣大讀者進(jìn)行參考。

建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；具體應(yīng)用

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們的生活水平穩(wěn)固提升，對(duì)于建筑的要求隨之提升。在希望建筑物擁有美觀性的同時(shí)，還要求建筑物擁有實(shí)用性。所以，設(shè)計(jì)人員在開展對(duì)房屋建筑的設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，必須要保證房屋建筑的實(shí)用性和美觀性得到顯著提升，而且還必須要盡可能地使成本降到最低。本文結(jié)合實(shí)際情況，闡述了可以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，以期能夠使房屋建筑的使用性能得到提升，使房屋建筑的使用年限得到延長。

2 基本涵義

所謂優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，也就是使建筑房屋在進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)能夠得到便利的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮藝術(shù)學(xué)和審美學(xué)的優(yōu)勢(shì)，完美、科學(xué)地體現(xiàn)出房屋建筑的功能，并達(dá)到節(jié)約成本的要求。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)可以使常規(guī)約束條件被打破，使用最為合理、科學(xué)的優(yōu)化方案，對(duì)房屋建筑的效果得到提升。在使用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法來對(duì)建筑房屋進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須使用正確的計(jì)算方法，來確定對(duì)房屋設(shè)計(jì)的指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)，使建筑房屋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)固提升，最大程度地提高建筑房屋的合理性和科學(xué)性。并采用價(jià)格低、質(zhì)量高，相對(duì)較為實(shí)惠的材料，使建筑成本得到最大程度上的降低。

3 建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體步驟

3.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計(jì)算方案和優(yōu)化計(jì)算模型是整個(gè)建筑房屋設(shè)計(jì)中最為重要的環(huán)節(jié)之一。所謂設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，也就是在變量中把主要的參數(shù)進(jìn)行提取，并根據(jù)參數(shù)所建立出來的函數(shù)的模型，將最好的答案計(jì)算出來。

一般情況下，建立模型主要是兩個(gè)部分的工作，第一是對(duì)模型具有重要意義的就是進(jìn)行設(shè)計(jì)變量的合理選擇，在對(duì)參數(shù)進(jìn)行選擇的時(shí)候，變量設(shè)計(jì)還會(huì)對(duì)其造成影響。而想要降低編程的工作總量，就必須合理地對(duì)變量進(jìn)行計(jì)算。第二，是要確定目標(biāo)的函數(shù)，要先找到能夠與函數(shù)條件相符合的最優(yōu)解，然后再確定對(duì)目標(biāo)函數(shù)的工作。并最終使約束條件得到確定。主要包含了強(qiáng)度、彈塑性、應(yīng)力及尺寸等方面，值得注意的是，在使建筑結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化的同時(shí)，還必須確保約束條件的范圍在規(guī)定的要求之內(nèi)，使設(shè)計(jì)的需求得到滿足。

3.2 設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案

在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，優(yōu)化過程受到了變量參數(shù)和約束條件的影響。因此，在計(jì)算的過程中，要將所有的約束條件轉(zhuǎn)換為非約束的條件，這樣可以保證順利的完成優(yōu)化過程，并且將變量的因素考慮在內(nèi)，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)使用合理科學(xué)的計(jì)算措施。

3.3 程序設(shè)計(jì)

在方案設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則上，編寫程序，在計(jì)算機(jī)中導(dǎo)入程序，在后期進(jìn)行計(jì)算時(shí)只要在系統(tǒng)中輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能就要可以直接得到結(jié)果。

3.4 結(jié)果分析

結(jié)果的分析，是整個(gè)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的一個(gè)方面。通過對(duì)計(jì)算機(jī)所得到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真的分析，并根據(jù)從數(shù)據(jù)之中所獲取的信息，將優(yōu)化方案進(jìn)行詳細(xì)的制定。并在具體過程中，對(duì)各方面可能會(huì)有所影響的因素進(jìn)行慎重的考慮，盡最大的努力，使設(shè)計(jì)工作能夠順利完成。必須要注意的是，施工設(shè)計(jì)中所需要增加的物力、人力、以及財(cái)力。要知道，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的根本就是盡可能地使人力、物力以及財(cái)力得到降低，并且使施工建筑的質(zhì)量得到有效保障。所以，在具體的建筑設(shè)計(jì)過程中，一定要加大對(duì)以下兩個(gè)方面的重視程度：

第一，找到建筑技術(shù)和經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn)，將二者的矛盾加以降低，在高新技術(shù)的協(xié)助下可以減少經(jīng)費(fèi)的支出;第二，要對(duì)技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行理解，必須認(rèn)識(shí)到技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展將不必要的經(jīng)濟(jì)消耗降低了，因此，必須注重技術(shù)的發(fā)展。

4 具體應(yīng)用

4.1 房屋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在進(jìn)行房屋建設(shè)之前，需要根據(jù)建設(shè)的需要對(duì)相關(guān)要素和內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，比如對(duì)設(shè)計(jì)工程造價(jià)的優(yōu)化，房屋建設(shè)需要耗費(fèi)大量的材料和資金，利用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，綜合考慮房屋建設(shè)的各種影響因素，并確定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要素指標(biāo)，嚴(yán)格控制房屋設(shè)計(jì)中的成本，最大程度的降低房屋建設(shè)投資，為建設(shè)企業(yè)贏得更豐厚的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 細(xì)部結(jié)構(gòu)中，優(yōu)化方案的應(yīng)用

在對(duì)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須將優(yōu)化理念引入進(jìn)去，詳細(xì)、認(rèn)真地核算各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。使誤差發(fā)生的幾率降到最低。使細(xì)部設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到有效保障。并使用優(yōu)化方法，來規(guī)范、指導(dǎo)房屋結(jié)構(gòu)的細(xì)部設(shè)計(jì)。盡可能地避免發(fā)生斷裂、或是裂縫情況。使細(xì)部結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性得到顯著的提升，使整個(gè)房屋的結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到有效保障。

4.3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化方案的應(yīng)用

在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體過程之中，樁基是最為重要的組成部分之一。它對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性的保障，有著極其重要的巨大作用。將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以合理選擇樁基的類型、長度以及施工技術(shù)工藝等內(nèi)容。對(duì)具體設(shè)計(jì)過程中，各項(xiàng)內(nèi)容或是造成影響的因素加以控制，使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性得到有效保證。

4.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)中房屋上部的應(yīng)用

在工作人員進(jìn)行對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的時(shí)候，尤其是對(duì)以剪力墻為主體結(jié)構(gòu)的房屋進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，必須要對(duì)剪力墻進(jìn)行合理的布設(shè)，使剪力墻質(zhì)量能夠得到有效的保障。所以，就必須要盡可能的把對(duì)稱樓層的結(jié)構(gòu)重心與樓層的平面剛度中心點(diǎn)相重合，使風(fēng)力、地震、或是其他外界作用對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)的影響得到最大程度的削弱。并且為了滿足用戶日后的房屋內(nèi)部空間改造的需求，盡可能應(yīng)用大開間的剪力墻構(gòu)造，并使剪力墻的長度得到增強(qiáng)，使混凝土的使用量與剪力墻數(shù)量得到最大程度上的減少。

[1]王也.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)中的應(yīng)用.中華民居(下旬刊),2016(3):81～82.

[2]何冬霞.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]中華民居(下旬刊),2015(10):18～19.

[3]周漢杰.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)中的應(yīng)用[J]中華民居(下旬刊),2014(1):117.