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

【摘 要】在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和建設(shè)的過程中，設(shè)計人員必須要對建筑的布局、具體的施工的方案和項目竣工之后的驗收環(huán)節(jié)進行綜合的把握。結(jié)構(gòu)工程師不僅僅要兼顧建筑的功能性、安全性和經(jīng)濟性的方案，合理的布置并且優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案，這樣才能做出科學合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計方案，即在原本的設(shè)計方案之上改進房屋的結(jié)構(gòu)，充分的利用房屋的空間資源，使得房屋在最大程度上滿足人們的實際需求。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計優(yōu)化 北疆地區(qū)

隨著我國人口的密度不斷增加，土地也出現(xiàn)了緊缺的現(xiàn)象。隨著土地價格的增長，建設(shè)單位在進行施工的過程中需要嚴格的控制其建設(shè)的成本，這也導(dǎo)致建筑行業(yè)之間的競爭力也越來越激烈，而優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是建設(shè)單位逐漸實現(xiàn)高回報的有效途徑。除此之外，隨著國民經(jīng)濟開展宏觀調(diào)控，國家要求建筑設(shè)計單位進一步響應(yīng)國家的四節(jié)一環(huán)保要求，在保證建筑外形美觀合理的情況下，提高建筑的使用舒適度。優(yōu)化建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)，是每個建筑設(shè)計單位均需要面臨的問題之一，它是建筑企業(yè)實現(xiàn)與時俱進的重要體現(xiàn)。

一、對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的重要性

在對房屋結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，良好的結(jié)構(gòu)方案還可以最大程度上減少建設(shè)單位的資本投入，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益良好經(jīng)營模式。因此，合理地使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)能夠更好地實現(xiàn)建建設(shè)單位開發(fā)建筑物的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、建筑材料使用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)建筑物的高質(zhì)量和長期使用。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案相比，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模式可以降低建筑成本。其采用的設(shè)計優(yōu)化措施可以有效地實現(xiàn)建筑施工中各個資源的合理配置，以及各項建筑材料的充分利用，并且協(xié)調(diào)好房間的布局，使得這些布局能夠有效的結(jié)合，共同發(fā)揮其使用功能。合理的利用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現(xiàn)出其創(chuàng)新性。

二、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

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

對于房屋結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化的設(shè)計方法來說，可以分為以下幾個步驟進行。首先，必須要選擇合適的設(shè)計變量。一般情況下，把設(shè)計要求的主要影響的因素看作是設(shè)計變量，例如對于目標控制參數(shù)等。而對于設(shè)計的要求來說，變化的范圍波動不大或者是根據(jù)結(jié)構(gòu)要求或者局部性的設(shè)計來考慮，就可以滿足設(shè)計的要求的參數(shù)來確定作為預(yù)定的參數(shù)，這樣就可以有效的減少設(shè)計、計算和編制程序的工作量。再者就是必須要確定目標函數(shù)。尋求一組滿足預(yù)定條件的截面幾何尺寸和鋼筋截面積以及失效概率，從而使總費用最小。最后，必須要有約束的條件。房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化的約束條件，其中主要包括尺寸約束、結(jié)構(gòu)強度約束、應(yīng)力約束、變形約束、裂縫寬度約束、構(gòu)件單元約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。在設(shè)計中，要使結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于實際房屋結(jié)構(gòu)工程，則是路房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中實際的約束條件與目標約束條件相比較，保證各約束條件都符合現(xiàn)行規(guī)范的要求，以實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計。

（二）基礎(chǔ)局部和整體優(yōu)化

筏板基礎(chǔ)的特點是基礎(chǔ)整體性好，利于抵抗地基不均勻沉降；另外，在地下水位較高的地區(qū)可以有效地抵抗地下水浮力；缺點是含鋼量非常大，造價很高。但新疆地區(qū)特別是北疆地區(qū)的地基大多是礫石地基，地基承載力大，基床系數(shù)大多在40000以上，地基剛度非常大。過去新疆地區(qū)特別是北疆地區(qū)的小高層住宅往往千篇一律地采用筏板基礎(chǔ)，但北疆地區(qū)的地基剛度往往很大而且不存在地下水的影響，故完全可以采用條形基礎(chǔ)。小高層采用條形基礎(chǔ)的案例已經(jīng)在烏魯木齊萊茵莊園等住宅小區(qū)大量應(yīng)用且竣工，已經(jīng)有比較成熟的經(jīng)驗。所以在地基承載力、地基剛度很大況且沒有地下水影響的情況下采用筏板基礎(chǔ)實無必要。

（三）概念設(shè)計優(yōu)化

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法多種多樣，每一種方法有其適用性，要根據(jù)不同的建筑設(shè)計效果和建筑環(huán)境來決定。在選擇合理的優(yōu)化方案過程中要對房屋建筑工程的實際情況進行了解和分析，保證優(yōu)化方式的適用性和經(jīng)濟性。概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)優(yōu)化中常用到的一種方法，可以通過設(shè)計人員的經(jīng)驗來選擇靈活的設(shè)計方案。對于已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)布置的房屋，會在考慮相同荷載作用的情況下選擇不同的分析方法。房屋建筑的設(shè)計選用的設(shè)計參數(shù)指標、選擇用的建筑材料和荷載標準值得去法等都有很大的不確定性，在實際工程過程中，會出現(xiàn)與現(xiàn)實不符合的情況。這些因素的影響性可以通過設(shè)計人員來判定。經(jīng)驗豐富的房屋建筑設(shè)計人員，可以根據(jù)自身的經(jīng)驗和以往的數(shù)據(jù)作為參考，對房屋建筑的情況進行全面綜合的考慮，然后做出合理正確的判斷。房屋建筑結(jié)構(gòu)中概念優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵點是設(shè)計人員的理論知識和實踐知識，理論知識和實踐知識越豐富的設(shè)計人員越能夠?qū)崿F(xiàn)對房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。房屋概念優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵在于設(shè)計人員的經(jīng)驗積累，經(jīng)驗越豐富的設(shè)計人員，就越能實現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

（四）建筑主體優(yōu)化

房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當建立相應(yīng)的模型并進行系統(tǒng)的優(yōu)化。整個過程最先一步就應(yīng)當合理地設(shè)置剪力墻，保證剪力墻整體的質(zhì)量是均勻的，這樣能將樓層中平面剛度的中心點重合于樓層整體的結(jié)構(gòu)重心，從而減少地震或者風力等對其的破壞性。在房屋建設(shè)時，如果條件允許，要盡可能地對剪力墻進行大開間的構(gòu)造，加長剪力墻的墻肢長度，這樣就能減少墻肢的數(shù)量，還能在符合標準的基礎(chǔ)上減少混凝土的使用。另外，剪力墻里的暗柱是拿一般性鋼材鑄造而成，如果采用較大的剪力墻就可以減少相對的鋼筋使用數(shù)量，減少相應(yīng)的成本。然而如果建筑的本身不具有相應(yīng)的條件，而且對于抗震抗壓的要求較高，就不得構(gòu)造過大的剪力墻。

三、結(jié)束語

通過上文中的分析可以看出，隨著社會和時代的不斷發(fā)展和進步，在時代飛速發(fā)展的今天，企業(yè)在發(fā)展的過程中也面臨著激烈的市場競爭，要想在激烈的市場中獲得更好的發(fā)展，除了要保證建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和安全之外，還必須要結(jié)合經(jīng)濟型的原則，最大限度的擴大建筑工程的經(jīng)濟效益。針對于這種情況來說，那么必須要將結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中。相關(guān)的人員必須要不斷的努力，全面提升人員的自身技能和綜合的素質(zhì)，不斷的總結(jié)設(shè)計的經(jīng)驗，為后期建筑設(shè)計奠定良好的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]周漢杰.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[J].中華民居（下旬刊），2014，01：117.

作者簡介：周天，男，學歷：本科。