建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化策略及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的有效運用

陳凱

摘 要：隨著我國建筑工程的不斷發(fā)展，促進(jìn)了我國建筑工程質(zhì)量的不斷提升，與此同時人們對建筑工程也出了更高的要求，為此還應(yīng)采取有效的策略，不斷優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，提高房屋建筑設(shè)計水平，滿足人們的住房需求，從而實現(xiàn)我國建筑工程不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化策略;有效運用

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，促進(jìn)了人們生活水平的不斷提高，在住房方面提出了更高的要求，因此建筑結(jié)構(gòu)人員還應(yīng)根據(jù)人們的需求，采用科學(xué)、合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略，制定完善的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，不斷提高住房的實用性、功能性以及安全性，為人們提供良好的住房條件，這對我國建筑工程行業(yè)的發(fā)展也具有重要作用。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概述和原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是指運用力學(xué)理論，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法將相關(guān)因素設(shè)定不定的變量，形成結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案域，并利用數(shù)學(xué)思想和方法，綜合分析和論證結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案域，最終形成具有可行性的設(shè)計方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮了重要作用，具體表現(xiàn)在一是可以有效提高建筑的實用性、功能性以及欣賞性;二是可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性以及科學(xué)性;三是在保證建筑工程質(zhì)量的同時，有效降低了建筑工程成本，提升了建筑商的經(jīng)濟(jì)效益。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，還應(yīng)遵循一定的原則，具體主要包括以下幾個方面：

（一）綠色環(huán)保原則

近年來，國家越來越重視環(huán)境保護(hù)，倡導(dǎo)建設(shè)環(huán)境友好型社會，因此建筑行業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)國家的號召，遵循綠色環(huán)保理念，將其貫徹在建筑工程建設(shè)中，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少更多有害物質(zhì)的產(chǎn)生，采用綠色環(huán)保的材料，避免給環(huán)境帶來更多的負(fù)擔(dān)。

（二）功能性原則

通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得房屋建筑達(dá)到良好的功能性，具體包括安全性、審美性以及實用性等等。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，采用設(shè)計優(yōu)化策略，可以進(jìn)一步完善房屋建筑功能，增加住戶對房屋的滿意度，使得人們的生活更加的舒心，也能夠為建筑商樹立良好的形象，為開發(fā)商帶來更多效益。

（三）安全性原則

安全性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計首要考慮的重要因素，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還應(yīng)通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，建立完善的結(jié)構(gòu)體系，保證建筑結(jié)構(gòu)體系的安全性，使得每個構(gòu)件都安全耐用，切實保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計符合相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，為人們的生命安全提供重要保障。

（四）經(jīng)濟(jì)性原則

經(jīng)濟(jì)性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到的重要目標(biāo)之一，通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，可以在保證建筑結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)之上，對建筑工程造價進(jìn)行有效控制，可以減少相關(guān)材料的浪費，這樣可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

（一）建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要包括兩個方面，一方面是房屋建筑的整體構(gòu)造設(shè)計，另一方面是部分構(gòu)造的設(shè)計，其中部分構(gòu)造設(shè)計主要包括屋頂?shù)脑O(shè)計優(yōu)化、基礎(chǔ)設(shè)計以及框架的設(shè)計優(yōu)化，整體構(gòu)造設(shè)計與部分構(gòu)造設(shè)計具有密切的關(guān)系，在具體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，還應(yīng)通過從整體角度出發(fā)，利用所學(xué)的專業(yè)，結(jié)合人們的實際需求，對部分構(gòu)造進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計，使得建筑結(jié)構(gòu)各個部分構(gòu)造在整體上都能夠有序、協(xié)調(diào)，滿足安全性、適用性以及審美性等要求。因此這就要求設(shè)計人員應(yīng)到工程施工現(xiàn)場，通過現(xiàn)場考察獲得項目相關(guān)材料，充分了解建筑工程項目的實際情況，然后進(jìn)行建筑工程的整體性設(shè)計，制定整體設(shè)計方案，確保建筑工程整體的安全性以及協(xié)調(diào)性。

（二）結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，首先應(yīng)合理選擇變量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)明確影響方案設(shè)計的因素，并將其作為設(shè)計變量。需要注意的是設(shè)計變量要選擇影響原因相對小的參數(shù)，或者也可以采用改變幅度小的參數(shù)，這樣就會大大降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度。其次應(yīng)確定目標(biāo)函數(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，專業(yè)設(shè)計人員還應(yīng)通過科學(xué)、合理的計算，計算相關(guān)截面幾何尺寸的目標(biāo)函數(shù)。最后應(yīng)確定約束條件。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化必須有一定會的約束條件，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的約束、裂縫寬度的約束等等，這樣才能保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。

（三）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與房屋建筑的質(zhì)量具有直接影響。因此還應(yīng)通過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保證房屋建筑的整體質(zhì)量。因此在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，還應(yīng)加強(qiáng)對基礎(chǔ)構(gòu)造、地基地質(zhì)以及樁基種類進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，合理確定樁基項目方式、樁身長度與直徑。在優(yōu)化基礎(chǔ)構(gòu)造方案過程中，還應(yīng)考慮施工技術(shù)以及資金投入，保持二者關(guān)系的平衡。

（四）節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，還應(yīng)融入綠色建筑思維理念，通過正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果。具體做法如下：首先應(yīng)結(jié)合建筑項目所在地區(qū)的天氣情況，科學(xué)、合理的設(shè)計建筑朝向，使得建筑內(nèi)部具有良好的通風(fēng)以及采光，這樣就可以減少空調(diào)等電器的使用，大大減少了對能源的運用。其次應(yīng)加強(qiáng)門窗的設(shè)計，根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置門窗比，增強(qiáng)門窗的密閉性，避免熱量的散失。最后還應(yīng)合理的設(shè)計構(gòu)件截面，這主要是因為構(gòu)件截面對建筑材料的投資成本具有直接影響，因此合理設(shè)計構(gòu)件截面至關(guān)重要。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略的有效運用分析

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，還應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略科學(xué)、合理的運用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化效果。對于不同的建筑，由于其建筑參數(shù)以及資料是不溝通的，因此其建筑結(jié)構(gòu)布置方式也存在不同，這就需要具體問題、具體分析，通過計算機(jī)是無法完成的，因此這就需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論作為主要依據(jù)，運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略，憑借設(shè)計人員的經(jīng)驗，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)方案。與此同時建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略還可以幫助設(shè)計人員解決一些實際問題，避免各項因素對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。例如可以利用對稱和剛度均勻設(shè)計，對建筑結(jié)構(gòu)的抗震非常有利;利用延性設(shè)計，可以加強(qiáng)對地下結(jié)構(gòu)的保護(hù)等。從上述內(nèi)容可以看出，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠發(fā)揮至關(guān)重要的作用，因此還應(yīng)具體的設(shè)計過程中，科學(xué)、合理的運用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略，制定完善的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，不斷提高住房的實用性、功能性以及安全性，為人們創(chuàng)造良好的住房環(huán)境。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著我國建筑工程的不斷發(fā)展，促進(jìn)了我國建筑工程質(zhì)量的不斷提升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是房屋建筑設(shè)計中的一項重要環(huán)節(jié)，與建筑工程的整體質(zhì)量具有直接影響，為此還應(yīng)采取有效的策略，不斷優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，提高房屋建筑設(shè)計水平，滿足人們的住房需求。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還應(yīng)遵循房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，包括安全性原則、功能性原則、綠色環(huán)保原則、經(jīng)濟(jì)性原則等，同時還應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)整體性優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化設(shè)計、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及節(jié)能環(huán)保優(yōu)化設(shè)計等建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略運用在房屋建筑中，幫助設(shè)計人員及時解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，不斷提高建筑工程設(shè)計水平，促進(jìn)我國建筑工程長久、穩(wěn)定的發(fā)展。

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