房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)分析

江勇

摘? ? 要：自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平呈現(xiàn)高速發(fā)展的趨勢(shì)，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，房屋作為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚囊蛩刂?，一直以?lái)都受到廣泛關(guān)注，然而，現(xiàn)階段我國(guó)人口呈現(xiàn)發(fā)展的趨勢(shì)，因此，合理地利用土地資源非常關(guān)鍵?？萍紩r(shí)代的到來(lái)，各種新型技術(shù)的出現(xiàn)簡(jiǎn)化了房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程，由于我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距，如何縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距非常關(guān)鍵，在房屋建筑的過(guò)程中，最大程度地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù);分析

1? 引言

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)并非以犧牲安全來(lái)追求效益的最大化，而是在安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀前提下，通過(guò)總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、集中專(zhuān)家智慧、建立較優(yōu)的數(shù)學(xué)模型來(lái)追求相對(duì)優(yōu)化的結(jié)果。建筑行業(yè)不斷地優(yōu)化是為了滿(mǎn)足更高的要求，在節(jié)約資源方面做到更好，同時(shí)為居民們建設(shè)出性能更為安全、外觀更好的房屋建筑。

2? 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容及意義

2.1? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是基于力學(xué)知識(shí)、現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)程，根據(jù)建設(shè)工程的基本情況，控制計(jì)劃成本為中心來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，通過(guò)其中關(guān)鍵的參數(shù)建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，同時(shí)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，最終確定建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。

2.2? 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義

目前我國(guó)的基礎(chǔ)工程建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，在取得巨大成就的同時(shí)也造成了極大的資源浪費(fèi)。而優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠節(jié)約資源、提高經(jīng)濟(jì)效益，這是在滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求、保證結(jié)構(gòu)安全和建筑功能需求的前提下，通過(guò)科學(xué)的計(jì)算、合理的結(jié)構(gòu)布置及適量的構(gòu)造措施，來(lái)達(dá)到充分發(fā)揮材料性能、合理提高建筑的經(jīng)濟(jì)性能的目的。根據(jù)數(shù)據(jù)表明結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠有效地降低建筑工程的成本造價(jià)，而且還能更為合理的使用建筑材料，讓不同建設(shè)單位的建筑工程結(jié)構(gòu)更為協(xié)調(diào)一致，促進(jìn)建設(shè)工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的健康發(fā)展。

3? 房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)

不同地區(qū)的房屋特點(diǎn)不同，以南方農(nóng)村的房屋建筑為例。通過(guò)對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行調(diào)查可知，我國(guó)現(xiàn)階段既有建筑的占地面積已超過(guò)400億平方米，我國(guó)既有建筑仍存在很大的發(fā)展空間，接下來(lái)就南方農(nóng)村既有建筑的情況展開(kāi)討論 ：南方農(nóng)村既有建筑占地面積已超過(guò)200億平方米 ，占全國(guó)建筑既有占地面積的55% 左右。近年來(lái)，南方農(nóng)村呈現(xiàn)高速發(fā)展的趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)有關(guān)情況進(jìn)行調(diào)查可知，現(xiàn)階段，南方農(nóng)村建筑物主要結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，還有少量的磚木及磚混結(jié)構(gòu)。南方農(nóng)村大部分的建筑物沒(méi)有設(shè)置節(jié)能措施，導(dǎo)致能量消耗嚴(yán)重，設(shè)備的使用系數(shù)較低。此外，南方農(nóng)村的建筑缺乏規(guī)劃性，沒(méi)有對(duì)建筑物的布局進(jìn)行分析，大部分農(nóng)村的建筑物在布局及體形等方面設(shè)計(jì)較為隨意，過(guò)度片面地追求城市化建設(shè)使得農(nóng)村建筑缺乏設(shè)計(jì)性，喪失了地域特色，由于沒(méi)有設(shè)置節(jié)能系統(tǒng)，使得浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，不利于“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”在南方農(nóng)村的落實(shí)。通過(guò)對(duì)上述材料進(jìn)行分析可知，我國(guó)南方農(nóng)村建筑主要存在的問(wèn)題是缺乏合理的設(shè)計(jì)格局，沒(méi)有應(yīng)用節(jié)能技術(shù)等，為解決上述問(wèn)題，有關(guān)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)資料進(jìn)行分析，得出下列結(jié)論。優(yōu)化南方的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，首先要考慮的因素就是房屋建筑的安全性能，在保證房屋建筑的安全性能達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化前，要做好充分的準(zhǔn)備工作，其中整體設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，要分析房屋建筑周邊的環(huán)境制訂初步的施工方案。除此之外，優(yōu)化設(shè)計(jì)及細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵，要對(duì)房屋建筑的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的分析，通過(guò)對(duì)有關(guān)的資料進(jìn)行分析可知，房屋建筑的設(shè)計(jì)主要包含5個(gè)部分 ：細(xì)部構(gòu)造、主體結(jié)構(gòu)、屋蓋結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及下部的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。不同的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)需要考慮的因素不同，因此，在進(jìn)行子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，要充分考慮各類(lèi)因素，制訂合適的方案可有效降低工作難度，簡(jiǎn)化工作流程。

4? 房屋建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化存在的問(wèn)題

房屋建筑傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定問(wèn)題，一般是根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，制定出設(shè)計(jì)方案，然后設(shè)計(jì)人員根據(jù)其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為房屋建筑的堅(jiān)硬性和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使其尺寸和大小滿(mǎn)足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以制定一些參數(shù)，要求設(shè)計(jì)根據(jù)方案要求改變而變化、調(diào)整。但是在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員一般是依靠自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)方案，包括計(jì)算出建筑結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬性、剛度和承受力度等參數(shù)，計(jì)算結(jié)果不要求精準(zhǔn)，只要求在合適的范圍內(nèi)即可，因此，有時(shí)也可能出現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，這些都是傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的弊端，即使保證了一定的安全性能，但是并不是最優(yōu)方案，最優(yōu)方案需要在諸多的設(shè)計(jì)方案中找出最適合房屋建筑施工的方案。所以房屋建筑傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定不足，但它同時(shí)也為建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了一定基礎(chǔ)，使優(yōu)化設(shè)計(jì)更好地完成。

5? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用

5.1? 植入概念性設(shè)計(jì)理念

在房屋建筑施工過(guò)程中，一些無(wú)法用詳細(xì)數(shù)據(jù)展開(kāi)施工的情況則需要嵌入概念設(shè)計(jì)理念，對(duì)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用不同的分析方法，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)材料的不同、參數(shù)不同而進(jìn)行不同角度的分析。分析的方法是多樣性的，然后再進(jìn)行擇優(yōu)，從中得出最好的設(shè)計(jì)方案。而對(duì)于已經(jīng)確定好的結(jié)局布置需要從不同的角度分析整體結(jié)構(gòu)櫥架的陌生情況，并且對(duì)于不同的建筑材料、設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多組合的形式搭配，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值與安全程度都達(dá)到最優(yōu)的組合。

5.2? 結(jié)構(gòu)工程師要參與建筑方案規(guī)劃

在建筑方案階段，結(jié)構(gòu)布置的合理性往往被忽視，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的，受建筑設(shè)計(jì)的制約，往往要犧牲一定的經(jīng)濟(jì)性或者安全儲(chǔ)備來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的要求。這就建議結(jié)構(gòu)工程師能在方案階段參與進(jìn)去，力保在滿(mǎn)足建筑功能及外觀需求的前提下，使建筑物盡可能地平面規(guī)則、豎向剛度連續(xù)。建筑結(jié)構(gòu)工程師需要積極參與到早期的項(xiàng)目計(jì)劃中，對(duì)于整體的項(xiàng)目進(jìn)行全面的了解，否則在實(shí)際的建筑中，建筑師很難正確地分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，幫助建筑師做好創(chuàng)新，使建筑的功能優(yōu)化全面展現(xiàn)。

5.3? 整體優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化

任何項(xiàng)目建筑的設(shè)計(jì)都比較復(fù)雜且有層次性，不僅僅包含了建筑原材料的選取、零部件的選配、結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選用等內(nèi)容，還包括建筑的設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系及安裝設(shè)計(jì)體系，每一個(gè)體系又包括許多的附屬體系。對(duì)所有體系的細(xì)節(jié)都進(jìn)行優(yōu)化，從整體到局部，真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。

5.4? 分階段優(yōu)化

每一個(gè)項(xiàng)目工程在指定的使用期限中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是有可供挑選的多種方案的，即在每個(gè)階段都可以進(jìn)行方案的優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員就需要根據(jù)不同的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行不同的確定，保證建筑的施工質(zhì)量，延長(zhǎng)整體工程的使用壽命，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)做最大的努力。

5.5? 對(duì)基礎(chǔ)的優(yōu)化

一般基礎(chǔ)部分的投資占總投資的20%～30%，所以合理的基礎(chǔ)方案對(duì)節(jié)省造價(jià)尤為重要，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料設(shè)計(jì)多種基礎(chǔ)方案，綜合比較選取最優(yōu)。

5.6? 對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

需要對(duì)房屋建設(shè)的上部結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化先應(yīng)該要布設(shè)合理的剪力墻，并且保證剪力墻的質(zhì)量，并且讓對(duì)稱(chēng)樓層的平面剛度中心點(diǎn)與結(jié)構(gòu)的重心位置生命，減少外部的風(fēng)力、地震等荷載作用的影響。盡可能地應(yīng)用剪力墻，同時(shí)增加墻肢長(zhǎng)，縮減墻肢的數(shù)量也保證剛度基礎(chǔ)的同時(shí)降低混凝土的使用數(shù)量。

6? 結(jié)束語(yǔ)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)工程設(shè)計(jì)工作人員需要對(duì)其中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，需要充分考慮到建筑體整體的美觀性和安全性特點(diǎn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的優(yōu)化，提高人們的居住安全性和舒適度。

參考文獻(xiàn)：

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