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)用研究

劉波

（廣西天藝建筑設(shè)計有限責(zé)任公司　廣西南寧　530022）

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)用研究

劉波

（廣西天藝建筑設(shè)計有限責(zé)任公司廣西南寧530022）

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求，不僅要考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性以及基本功能的人性化，而且還要確保建筑結(jié)構(gòu)的外觀美感。本文將對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，談一下筆者的觀點(diǎn)和認(rèn)識，以供參考。

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方法；應(yīng)用；研究

通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，可以更加全面、有效地發(fā)揮建材、機(jī)械設(shè)備的性能和應(yīng)用優(yōu)勢，較之于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有過之而無不及。通過合理的設(shè)計優(yōu)化，可以有效降低造價投入，并且為企業(yè)整體獲利起到促進(jìn)作用。實(shí)踐中可以看到，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，可將房屋結(jié)構(gòu)層次系統(tǒng)地結(jié)合在一起，提高房屋質(zhì)量，確保其應(yīng)用安全可靠性。

1　關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的概述

對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法而言，其主要是在充分考慮到擬建工程施工條件的前提下，將藝術(shù)學(xué)、功能學(xué)以及美學(xué)等學(xué)科有效地融入到結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，實(shí)際上是一種涵蓋房屋建筑結(jié)構(gòu)功能、工程項目建設(shè)目的的設(shè)計優(yōu)化；基于對設(shè)計方案的優(yōu)化，選擇外形美觀、安全實(shí)用的設(shè)計方案，這樣可以確保建筑施工質(zhì)量，有效控制建筑成本。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的優(yōu)化，對于設(shè)計方案的優(yōu)選，具有非常重要的作用。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法而言，其表現(xiàn)出鮮明的特征，具體分析如下：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法中，融合了很多學(xué)科，而且涉及面也非常的廣泛；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，對建筑結(jié)構(gòu)外形美觀度要求非常的高，而且實(shí)用性強(qiáng)、舒適度要求也比較高；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，對建筑工程施工質(zhì)量及其安全可靠性要求非常的高；同時，還要求節(jié)能環(huán)保，能夠有效滿足建筑經(jīng)濟(jì)性要求，對于保護(hù)環(huán)境意義重大；通過設(shè)計優(yōu)化，可有效提高施工效率，確保后續(xù)施工有序進(jìn)行，而且結(jié)構(gòu)形式上追求創(chuàng)新。

2　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化步驟

2.1建立優(yōu)化模型

（1）科學(xué)合理的選擇設(shè)計變量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計變量選擇過程中，實(shí)際上是將影響建筑結(jié)構(gòu)主要因素、重要參數(shù)作為變量對待。比如，設(shè)計過程中的結(jié)構(gòu)造價目標(biāo)參數(shù)值、結(jié)構(gòu)可靠性等約束控制參數(shù)值；同時，對于實(shí)踐中所產(chǎn)生的影響較小、局部相關(guān)因素以及變化范圍非常小的參數(shù)，采用預(yù)定式參數(shù)對其進(jìn)行表示，不僅有利于設(shè)計、計算數(shù)量的減少，而且還可減少編程量，提高工作效率。

（2）確定目標(biāo)函數(shù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)重新找到符合條件的函數(shù)，以此來減小建筑工程項目施工建設(shè)的整體造價。

（3）科學(xué)確定約束條件。在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)確保結(jié)構(gòu)整體的安全可靠性，而且還要科學(xué)確定與設(shè)計優(yōu)化相關(guān)的約束條件。實(shí)踐中可以看到，這些約束條件，包括很多個方面的內(nèi)容，比如建筑裂縫寬度、房建結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的尺寸大小、結(jié)構(gòu)體系等方面的約束條件。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)對目標(biāo)性質(zhì)約束條件、實(shí)際約束條件進(jìn)行對比分析，要確保每個約束條件均可滿足房建工程施工建設(shè)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)定

從實(shí)踐來看，以可靠度為開始的房建結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，一般具較多的約束條件，有時可能會出現(xiàn)非線性優(yōu)化問題?；诖?，在具體計算過程中，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，將約束性優(yōu)化有效地轉(zhuǎn)化成無約束性優(yōu)化。

2.3應(yīng)用程序設(shè)計

基于安全可靠性的房建結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型的建立，主要是為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)效果，并且將其編纂成一種運(yùn)算速度非?？臁⒍夜δ芸茖W(xué)全面的綜合應(yīng)用程序。

2.4綜合結(jié)果分析

在獲得計算結(jié)果以后，還應(yīng)當(dāng)針對具體的情況下對其進(jìn)行必要的分析研究，并從中有效效果最佳的設(shè)計方案。通過對比分析、全面的考慮，實(shí)現(xiàn)對某一個具體問題進(jìn)行全方位和多角度分析。綜合結(jié)果分析，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中的作用非常重要，優(yōu)選合理的方案可以確保房建工程整體安全實(shí)用性、美觀感，并且能夠影響整個房建工程項目施工建設(shè)的資金投入。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)堅持的一個基本原則是：不能一味追求所謂的經(jīng)濟(jì)節(jié)約、成本控制，反而忽略了技術(shù)層面的要求；同時，也不能過分強(qiáng)調(diào)技術(shù)層面的要求，嚴(yán)重忽略了經(jīng)濟(jì)性要求?？傊?，實(shí)踐中不可過分偏向一個方面，不能單一的考慮問題，這對建筑整體產(chǎn)生的影響非常的大。基于此，在分析研究過程中，一定要做好科學(xué)化配置工作，以確保能夠達(dá)到預(yù)期效果。

3　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)用實(shí)踐

在建筑工程項目前期設(shè)計、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計以及整體設(shè)計和抗震設(shè)計過程中，均可采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實(shí)踐應(yīng)用，可以帶來非常大的經(jīng)濟(jì)效益，但需要注意的是應(yīng)用實(shí)踐中有很多的問題不可忽略，作為房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計者、建造者，應(yīng)當(dāng)對此給予高度的關(guān)注。以下對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行分析：

3.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中應(yīng)當(dāng)注意前期的積極參與

對于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，前期的設(shè)計方案直接關(guān)系著整個工程項目的施工建設(shè)造價，然而實(shí)踐中卻看到很多房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中嚴(yán)重忽略了這一點(diǎn)。通過前期的積極參與，可以使我國合理的選擇結(jié)構(gòu)形式、科學(xué)的設(shè)計方案。同時，需要注意的是前期方案的制定，直接關(guān)系著整個建筑工程項目的總投資，當(dāng)前房建工程中的主要問題就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法并未參與到前期方案的確定中來，在該種情況下，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員嚴(yán)重忽略了其應(yīng)用性、經(jīng)濟(jì)性，并且在最后實(shí)踐中得以證實(shí)的是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法根本沒有充分發(fā)揮其節(jié)約成本之目的。之所以會造成這一問題，主要原因在于前期的參與度不夠，以致于設(shè)計優(yōu)化不到位，所以應(yīng)當(dāng)廣泛關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案制定中的前期參與。

3.2概念設(shè)計與細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在沒有具體參數(shù)、數(shù)值量化的條件下，可采用概念設(shè)計法。比如，對房建工程的地震烈度進(jìn)行設(shè)計時，因其存在著很多不確定性因素，所以實(shí)踐中難以找到與之相符的計算方法，而且在設(shè)計優(yōu)化過程中，可采用概念設(shè)計法，將相應(yīng)的數(shù)值作為參考或依據(jù)。在設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)科學(xué)、合理的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，只有這樣才能達(dá)到最佳效果。在結(jié)構(gòu)設(shè)計操作過程中，一定要對細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。比如，在現(xiàn)澆混凝土異形板料的拐彎位置，容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，對詞建議將其簡化成矩形板，然后再優(yōu)選鋼筋；在滿足結(jié)構(gòu)要求的條件下，實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)之目的。對于概念設(shè)計而言，其與結(jié)合具體情況設(shè)計之間的區(qū)別非常的大，通常情況下概念設(shè)計脫離了實(shí)際數(shù)據(jù)，缺乏準(zhǔn)確性，在計算過程中一般很難有效避免產(chǎn)生較大的差異。在概念性設(shè)計過程中，作為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識到數(shù)據(jù)信息的重要性，并且將數(shù)值有效地運(yùn)用到設(shè)計過程中去，并以此作為輔助參考。在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員不僅要在宏觀上準(zhǔn)確把握整體設(shè)計思路，而且還要在細(xì)節(jié)層面上給予高度的重視，做好房屋結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計優(yōu)化，確保細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性，以此來保證建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計效果。比如，材料強(qiáng)度及其抗拉能力等，這些細(xì)部問題的考慮可在很大程度上確保結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法得以實(shí)踐和應(yīng)用。

3.3房屋下部地基結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在房屋下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，優(yōu)選方案至關(guān)重要，若可根據(jù)擬建工程所在地的地質(zhì)條件選擇樁基類型，則應(yīng)當(dāng)盡量減少工程造價。同時，根據(jù)樁端持力層厚度，優(yōu)選灌注樁長，并且通過對各種設(shè)計方案的分析對比，選優(yōu)最佳設(shè)計方案。

4　結(jié)語

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化關(guān)系著整個房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量及其應(yīng)用效果，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中起到了極為重要的作用?？茖W(xué)、合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，一方面可以到達(dá)技術(shù)要求，另一方面還可以有效減少經(jīng)濟(jì)層面的損耗。需要強(qiáng)調(diào)的是：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化極為復(fù)雜，而且綜合性也非常的強(qiáng)，因此實(shí)踐中我們應(yīng)當(dāng)不斷加大對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的深入研究。

[1]張巖.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)用分析[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2014（06）：180.

[2]王鵬.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實(shí)際應(yīng)用分析[J].中國建材科技，2014（04）：162～163.

[3]趙炳均.論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實(shí)際應(yīng)用[J].江西建材，2015（01）：33.

[4]王也.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），2013（03）：81～82.

[5]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.

TU318

A

1673-0038（2015）38-0042-02

2015-8-23

劉波（1974-），男，工程師，本科，主要負(fù)責(zé)確定結(jié)構(gòu)形式及深化結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算及結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行施工圖設(shè)計、校對、審核工作，配合施工圖審圖、施工圖會審工作，服務(wù)工地現(xiàn)場并進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)收工作。