文/張凱 哈爾濱市建筑設(shè)計院 黑龍江哈爾濱 150010

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概念

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)具備較強的技術(shù)性特點。在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計模塊中，設(shè)計人員需要實現(xiàn)建筑物整體性能模塊的統(tǒng)籌設(shè)計，這涉及到建筑物功能價值模塊、美學(xué)指標(biāo)模塊、使用價值模塊等，建筑物的實用性突出表現(xiàn)為能夠滿足人們?nèi)粘＞幼〉囊?，具備遮風(fēng)擋雨的基本功能。建筑物的審美性在于建筑物的外在美，外形結(jié)構(gòu)要讓人賞心悅目給人以美的享受。

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段，設(shè)計人員要進行房屋基本性能的考慮，進行房屋美學(xué)性及功能性的整體性考慮，通過對科學(xué)化設(shè)計理念的應(yīng)用，進行最佳化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計策略的應(yīng)用，為了達到這個目的，設(shè)計人員需要進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)的統(tǒng)籌化管理，進行數(shù)學(xué)原理及建筑學(xué)知識的利用，進行多種設(shè)計方案的設(shè)計及篩選，滿足建筑物的功能要求。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的優(yōu)化過程中，需要實現(xiàn)設(shè)計理念的更新，進行高效化設(shè)計方案的應(yīng)用，確保設(shè)計方案的最大化效益。在實際工作中，建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了確保建筑物整體性能的提升，需要實現(xiàn)建筑物各個組成部分的有效性結(jié)合，實現(xiàn)對建筑物不同部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，滿足房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的要求。

在設(shè)計模塊中，需要保持房屋結(jié)構(gòu)的整體性，這樣可以提高建筑物的抗震能力，增強房屋的整體承載能力。通過調(diào)整承重構(gòu)件的布局，使結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心盡量接近，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性扭曲狀況，從而滿足結(jié)構(gòu)安全性能要求。在平面復(fù)雜的建筑中，可通過設(shè)置抗震縫，將不規(guī)則的平面分割成平面規(guī)則的幾個子平面，以達到上述目的。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑格局

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，要使房屋建筑的外形與房屋結(jié)構(gòu)能夠更好的融合，建筑的整體結(jié)構(gòu)與建筑整體平面更加協(xié)調(diào)。要想實現(xiàn)房屋建筑的整體平面與整體結(jié)構(gòu)的緊密配合，首先就是要保證房屋建筑的簡潔原則，例如：盡量避免房屋建筑的墻體與建筑承重構(gòu)件產(chǎn)生錯位的情況，確保房屋建筑平面尺寸與其高度相適應(yīng)，從而實現(xiàn)建筑整體結(jié)構(gòu)與整體平面的協(xié)調(diào)一直。通常情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角部位的承載力有待加強。因此，在進行優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)對轉(zhuǎn)角部位進行適當(dāng)?shù)难a強，根據(jù)規(guī)范要求適當(dāng)增加轉(zhuǎn)角處的配筋。

2.2 構(gòu)建優(yōu)化模型

首先，科學(xué)的選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計變量。在變量選擇的過程中，應(yīng)該將影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的參數(shù)作為變量。比如，建筑物的損失期望值、建筑結(jié)構(gòu)造價值、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性等進行嚴(yán)格的控制，這些技術(shù)相關(guān)的目標(biāo)參數(shù)，又是建筑約束控制的參數(shù)值。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響范圍較小、變化面積較小的因素，可以將其視為獨立設(shè)計參數(shù)值;在具體的實踐過程中，可以采用預(yù)定參數(shù)來表示，并將其作為依據(jù)來減小設(shè)計，計算變量，減小建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案編制過程中的工作量，有效地提升設(shè)計工作效率。其次，目標(biāo)函數(shù)的確定。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，應(yīng)該找到符合相關(guān)規(guī)定的尺寸和條件的鋼筋庫方案、已經(jīng)失效的概率函數(shù)，通過這種方法可以有效地減少建筑施工成本的浪費。最后，科學(xué)地確定約束條件。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，應(yīng)該有效地保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、整體性、科學(xué)性，合理地確定建筑結(jié)構(gòu)約束條件。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該對目標(biāo)的性質(zhì)、實際應(yīng)用性質(zhì)等約束條件科學(xué)化的進行對比與分析，保證相關(guān)約束條件能夠有效地滿足建筑施工的整體要求，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)化。

2.3 優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計

在結(jié)構(gòu)造價中，占據(jù)比重較大的是基礎(chǔ)造價，直接影響整個工程造價。在設(shè)計建筑基礎(chǔ)時，要恰當(dāng)選擇建筑基礎(chǔ)類型。通常情況下，地質(zhì)條件較好時，低層建筑較多應(yīng)用淺埋天然基礎(chǔ)，而高層建筑較多應(yīng)用樁基礎(chǔ)，以控制沉降。對于深埋獨立地下室，可考慮采用補償式基礎(chǔ)。在進行地下室設(shè)置時，要充分比較并驗證地下室的基礎(chǔ)型式、埋深、底板結(jié)構(gòu)形式、頂板結(jié)構(gòu)形式、抗浮水位、基坑圍護以及側(cè)墻設(shè)計等問題，同時要盡可能的降低工程造價。因為地質(zhì)情況千差萬別，同一建筑結(jié)構(gòu)在不同的地質(zhì)情況下所選的基礎(chǔ)形式就會不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計師不能一成不變，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要因地制宜，根據(jù)建筑所在場地的地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、地下水位情況、當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)條件，合理選用基礎(chǔ)形式，從而達到在保證結(jié)構(gòu)安全前提下降低工程造價的目的。

2.4 結(jié)果分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中最重要的一步就是結(jié)果分析，對計算機中獲得的各種數(shù)據(jù)進行詳細的分析，根據(jù)分析的結(jié)果制定優(yōu)化設(shè)計方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，需要對各種因素進行綜合的考慮，努力的完成建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作。在建筑施工的過程中，會應(yīng)用到大量的資金、勞動力，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的主要目的是在最大程度上控制上述指標(biāo)，并且保證建筑工程施工的質(zhì)量。所以，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中應(yīng)該加強對以下幾方面的重視：第一，明確建筑涉及與經(jīng)濟之間的平衡點，有效的降低兩者之間的矛盾，有時可以利用高新技術(shù)的應(yīng)用降低經(jīng)濟費用的支出;第二，要加強理解高新技術(shù)對經(jīng)濟效益帶來的影響，必須認識建筑技術(shù)的進步與發(fā)展，有效的降低不必要經(jīng)濟的支出，所以，必須加強對技術(shù)發(fā)展的重視。

2.5 如何降低建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量

房屋建筑工程的造價主要取決于建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量。降低結(jié)構(gòu)的含鋼量不是簡單的抽鋼筋，不能以結(jié)構(gòu)安全為代價。建筑結(jié)構(gòu)的最佳含鋼量是與結(jié)構(gòu)剛度的合理性是相匹配的，通過確定合理的結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計合理的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件布局，可以將結(jié)構(gòu)剛度與建筑體型相匹配，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面和配筋率都在最佳范圍內(nèi)，從而在保障房屋建筑的工程質(zhì)量前提下得到一個結(jié)構(gòu)整體最低含鋼量。

綜上所述，通過對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略的應(yīng)用，可以滿足現(xiàn)階段房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的諸多要求，解決實際房屋建筑工程設(shè)計問題，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計成本的優(yōu)化。

參考文獻：

[1]毛添鈿.分析房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化策略[J].門窗,2016(11)：146.