房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用探討

張于程

摘要：隨著國內(nèi)科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，中國建筑企業(yè)的發(fā)展也取得了非凡的成就，不僅項(xiàng)目多，而且整體規(guī)模越來越大。建筑業(yè)的發(fā)展對促進(jìn)國內(nèi)社會需求和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展起著非常積極而有效的作用。在這方面，需要加強(qiáng)對于建筑房屋結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)。國內(nèi)各種計(jì)算軟件的不斷完善，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供了更為實(shí)際有效的操作方法，便于建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化發(fā)展，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的使用需求。

關(guān)鍵詞：房屋建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù);應(yīng)用探索

1? 引言

隨著生活水平的不斷提高，人們在充分享受到了豐富的物質(zhì)生活時(shí)，也對這樣的生活條件和環(huán)境提出了新的要求。因此，結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在住宅領(lǐng)域的應(yīng)用，可以更有效地為住宅建設(shè)配置各種優(yōu)質(zhì)資源，迅速改善住宅建筑的整體空間布局，有效降低項(xiàng)目成本，讓開發(fā)企業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展。

2? 優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性

2.1? 安全功能

為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是安全的，需要使用優(yōu)化的設(shè)計(jì)技術(shù)來加強(qiáng)建筑的整體安全性，而且將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)不僅可以提高建筑設(shè)計(jì)的安全性，還可以提高建筑質(zhì)量。同時(shí)，除了優(yōu)化原設(shè)計(jì)的弊端外，通過分析各構(gòu)件承載力的發(fā)揮度，可以最大限度的挖掘各構(gòu)件的承載能力，保證構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)的安全。

2.2? 節(jié)約成本

通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以有效降低建筑物的整體造價(jià)，降低材料損耗，減少后續(xù)的維護(hù)費(fèi)用，這樣就起到了節(jié)約成本的作用。

3? 存在的問題

通過各種設(shè)計(jì)概念和方法的應(yīng)用，設(shè)計(jì)師可以有效地解決房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、組件的尺寸、布局以及驗(yàn)證房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足要求的問題[1]。另外，盡管將各種優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已變得越來越普遍，但是在應(yīng)用這些優(yōu)化技術(shù)的過程中可能還是會存在一些出現(xiàn)問題。

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用優(yōu)化技術(shù)的同時(shí)，滿足整個(gè)項(xiàng)目的需求是不現(xiàn)實(shí)的。房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)多目的問題，也是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。設(shè)計(jì)者不能保證最大限度地利用整體工程優(yōu)勢，因?yàn)樗麄冎荒軡M足某些目標(biāo)的設(shè)計(jì)要求?？梢允褂糜?jì)算機(jī)軟件來優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但是計(jì)算機(jī)軟件不能促進(jìn)軟件中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)度，建筑功能和其他元素，而將促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)來滿足整個(gè)項(xiàng)目的需求[2]。

在優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師通常從小地方開始，而不是從房屋的整個(gè)結(jié)構(gòu)開始，根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸和組件接口的要求優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)優(yōu)化未考慮建筑物結(jié)構(gòu)的尺寸影響房屋的整體結(jié)構(gòu)。因此，在優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員除了優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸外，還必須充分考慮房屋結(jié)構(gòu)的完整性。

4? 優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

4.1? 設(shè)計(jì)模型的優(yōu)化

要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，需要建立合理的結(jié)構(gòu)模型，確?？茖W(xué)有效的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型。在模型測試過程中，需要控制各種變量的變化，充分了解各構(gòu)件在整體模型中的貢獻(xiàn)排位，根據(jù)測試經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)選擇測試變量，并提及幾個(gè)起決定性作用的變量作為主要研究變量，有目的地通過改變構(gòu)件的截面（剛度）達(dá)到最大限度地發(fā)揮構(gòu)件承重能力的作用。

4.2? 計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)化

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)劃，有助于提高設(shè)計(jì)模型的科學(xué)性能和效率。因此，使用數(shù)學(xué)分析模式來分析和運(yùn)行原始計(jì)算方法中的不良因素，并制定總體計(jì)算方法，以改善和最小化影響建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤率。

5? 實(shí)際應(yīng)用

以某棟36層高的建筑為例，該項(xiàng)目采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，原設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)建設(shè)單位不滿意，認(rèn)為含鋼量及混凝土含量均偏高，通過采用優(yōu)化技術(shù)，對剪力墻的布置和連梁的優(yōu)化，提出有針對性的調(diào)整，優(yōu)化的方案設(shè)計(jì)不僅降低了工程造價(jià)，而且提高了工程的安全度。

5.1? 全局和局部優(yōu)化

通過分析結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，該建筑由于處于低烈度地區(qū)，各項(xiàng)指標(biāo)控制主要是由風(fēng)荷載而非地震作用控制，通過分析各構(gòu)件的貢獻(xiàn)度，調(diào)整剪力墻布置，減小剪力墻厚度，既減小了結(jié)構(gòu)自重，減少材料的使用，還使結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)軸壓比更容易滿足;通過調(diào)整部分連梁的截面，既確保了結(jié)構(gòu)的整體剛度，又最大限度的發(fā)揮連梁作用，同時(shí)還可以使層間位移角得到保證。

5.2? 注意初步計(jì)劃

建筑師在規(guī)劃和設(shè)計(jì)房屋的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需要深入研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)的初步計(jì)劃，科學(xué)合理地制定建筑計(jì)劃，然后制定建筑計(jì)劃[4]。為建設(shè)的順利進(jìn)行提供寶貴的參考和基礎(chǔ)。同時(shí)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師必須結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目的實(shí)際情況，根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)布局的要求設(shè)計(jì)不同的效果，并將詳細(xì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與概念設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來。它在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都會使用，需要使用概念設(shè)計(jì)方法來了解結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，以提高設(shè)計(jì)方案的效率。

5.3? 集成優(yōu)化設(shè)計(jì)

第一，根據(jù)合理的房屋建筑結(jié)構(gòu)和優(yōu)雅的造型原則，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和房屋建筑結(jié)構(gòu)的總體規(guī)劃保持緊密協(xié)調(diào)。第二，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量保證平面規(guī)則，墻柱對齊，確保房屋建筑的平面功能和內(nèi)部深度均勻。第三，立面設(shè)計(jì)不宜有過大的懸挑或收進(jìn)，保持立面的規(guī)則一致，各層層高保持一致。建筑方案的確定基本決定了建筑物的整體經(jīng)濟(jì)性，房屋建筑要保持合理的經(jīng)濟(jì)性，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師做到精細(xì)化設(shè)計(jì)外，建筑方案對經(jīng)濟(jì)性的影響其實(shí)更不可忽視。這需要各專業(yè)之間相互協(xié)調(diào)，確定合理的平衡點(diǎn)。

6? 結(jié)語

結(jié)合上文述說，在建筑物設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須從房屋建筑的安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性等多方面進(jìn)行分析，既要使新建建筑物新穎，符合潮流，還要盡可能的減少房屋建設(shè)的成本投入。由于需要適合未來的建筑發(fā)展，設(shè)計(jì)合作方可以從各個(gè)多角度、多個(gè)市場角度對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合分析，對新結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合優(yōu)化。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了各種技術(shù)，減少材料的使用，進(jìn)一步增加整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、協(xié)調(diào)性。這樣做實(shí)現(xiàn)資源的平衡和核心技術(shù)的全面優(yōu)化，使建筑行業(yè)得以不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王友三.淺析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（27）：156-156.

[2]曹翔.淺談土建工程管理及施工質(zhì)量控制的有效策略[J].市場周刊·理論版，2018（29）：0076-0076.

[3]彭亮.淺談建筑工程管理及施工質(zhì)量控制的有效策略[J].信息周刊，2019（26）：0287-0288.

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