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

楊磊

【摘要】隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑理念逐漸發(fā)生演變，在追求使用價值的同時，也十分關(guān)注建筑的藝術(shù)美感與特色。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要關(guān)注幾個方面的問題，即建筑結(jié)構(gòu)的安全性能、施工的可行性和便利性、經(jīng)濟方面的適用性、功能上的實用價值、整體的美觀性等。本文主要對房屋建筑設(shè)計中相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計方式進行了探討，同時，詳細介紹了具體的步驟，闡述了實踐性。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化方法 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計 應(yīng)用

隨著社會的不斷發(fā)展和進步，建筑行業(yè)的競爭日益激烈，給建筑企業(yè)以沉重的壓力。為了能夠在行業(yè)中立足，給使用者提供功能好、安全性高、結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計美觀的房屋建筑，建筑企業(yè)要注重結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技巧。在整個房屋建筑進行中，比較關(guān)鍵的部分為結(jié)構(gòu)設(shè)計，也是投入較大的領(lǐng)域，所占比重較較高，因此，要不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，為房屋質(zhì)量提供保障，同時，還能夠減少項目所占用的資金，提高企業(yè)預(yù)期收益。

1 實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)方式優(yōu)化的理論基礎(chǔ)

1.1 在對建筑的進行構(gòu)思和設(shè)計的時候，既要考慮結(jié)構(gòu)本身的安全性和穩(wěn)靠性，也就是建筑本身的使用功能，還要充分認識到建筑所帶來的觀賞性和美感，要彰顯一定的藝術(shù)性，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)優(yōu)化的重要體現(xiàn)。鑒于對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式的理論分析，其主要體現(xiàn)在對房屋建筑的總體優(yōu)化以及分層結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化兩個方面。

1.2 對于建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計思路，要縮小質(zhì)量和剛度中心在關(guān)聯(lián)性方面的差異，實現(xiàn)整個結(jié)構(gòu)在平面上的規(guī)范性和規(guī)則性，同時保證對稱性，但是所有的設(shè)計觀點和思路要服務(wù)設(shè)計者的設(shè)想，以其思路為基本前提。在充分實現(xiàn)建筑本身性能的基礎(chǔ)上，必須保證垂直同方向承重結(jié)構(gòu)的上下通暢，同時，為了使建筑結(jié)構(gòu)上的難度實現(xiàn)降低，要避免或者盡可能降低換層結(jié)構(gòu)的使用頻率。垂直方向要符合剛度需求，保證其變化既簡單又有藝術(shù)感，否則如果出現(xiàn)突變，會降低結(jié)構(gòu)承重能力和水平方向的載荷。

2 對房屋建筑進行設(shè)計優(yōu)化的必然性

2.1 根據(jù)當前建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢，高層或者超高層成為未來發(fā)展的方向，因此，使得對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)注更加增強，希望在節(jié)省投入的同時，保證結(jié)構(gòu)合理。一旦使用者提出對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的要求，設(shè)計者就要在保證功能和品質(zhì)的前提下，對設(shè)計計劃和方案進行全面、系統(tǒng)綜合的分析，在總體上要掌握先進的設(shè)計思路，運用先進的設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)造價的合理性和可控性。

2.2只有具備先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，融合先進的技術(shù)，才能保證企業(yè)預(yù)期收益的獲得，也就是說，只有具備先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，才能為企業(yè)經(jīng)濟收益的獲得提供堅實的保證。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式在建筑領(lǐng)域的現(xiàn)實價值

3.1 建筑結(jié)構(gòu)的科學性優(yōu)化對于房屋建筑設(shè)計價值重大，既能實現(xiàn)建筑本身的實用價值和美觀性，又能最大程度上控制工程的合理造價。任何企業(yè)都希望運用較少的投入，換取最大的經(jīng)濟效益，同時還要再根本上保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，因此，就使得建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作至關(guān)重要。

3.2 為了更加突出現(xiàn)實意義，需要與傳統(tǒng)的設(shè)計進行比較。突破傳統(tǒng)設(shè)計的束縛，對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行不斷優(yōu)化，能夠在整體上降低造價成本，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計中每個層次都實現(xiàn)科學性和均衡性，同時實現(xiàn)物料和設(shè)備的最高效的使用價值，也就是在安全性的同時，達到結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性和現(xiàn)實性。

4 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式在房屋建筑應(yīng)用上的具體流程

4.1 建立優(yōu)質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)模型

4.1.1 保證設(shè)計變量的可行性

在對變量進行選擇的時候，要將對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的主要參數(shù)設(shè)置為變量。例如，對相關(guān)的目標、建筑約束控制參數(shù)進行嚴格的把控，而對于影響效力不明顯、變化范圍較小的參數(shù)可以采用預(yù)定參數(shù)的形式進行表示，這樣就可以減少設(shè)計和核算的數(shù)量，壓縮編程數(shù)量，實現(xiàn)工作效率的提升。

4.1.2 對目標函數(shù)進行設(shè)定

為了達到對結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，要選擇達到預(yù)定標準的鋼筋截面積和概率函數(shù)，目的是實現(xiàn)對整體造價的降低。

4.1.3 對約束條件進行科學、合理的設(shè)定

在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時候，結(jié)構(gòu)整體的可靠性至關(guān)重要，因此，要注重對相關(guān)約束條件的設(shè)置和確定。約束條件主要是裂縫寬度上的約束標準、對建筑物強度的限制、尺寸的約束以及相關(guān)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的約束條件。在具體操作過程中，要注重對目標約束與實際約束的對比，保證每個約束條件都符合工程實際要求，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)化。

4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的確立

在可靠性的限制性下，約束條件通常會很多，尤其是遇到非線性的問題。因此，在進行核算的過程中，要進行一定的轉(zhuǎn)換，由約束轉(zhuǎn)換為無約束。

4.3 對應(yīng)用程序進行設(shè)計

在可靠性基礎(chǔ)上進行的基本模型，在設(shè)計過程中運用了一定的計算方式，為了更好地發(fā)揮效果，要形成一個具有高速運行的、功能全面、極具科學性的應(yīng)用程序，保證最佳、高效的運行效率。

4.4 對結(jié)果進行全面的分析

在獲取運行結(jié)果之后，要進行全面的分析和探討，形成最佳設(shè)計方案。在具體操作的時候，務(wù)必保證全面性、多角度，這是十分關(guān)鍵的一步。只有確定一個優(yōu)化的設(shè)計方案，才能實現(xiàn)建筑物的安全和美觀，保證實用性，優(yōu)化工程造價。在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時候，要在重視經(jīng)濟性的同時，保證建筑技術(shù)本身的需要，同時，也不能過度強調(diào)技術(shù)，而忽視經(jīng)濟性，因此，要進行綜合性的考慮，實現(xiàn)二者的優(yōu)化組合，以實現(xiàn)預(yù)期目標。

5 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式在房屋建筑范圍內(nèi)的應(yīng)用

5.1 對房屋建筑進行局部和整體的優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的層次性和復(fù)雜性。在層次上進行的分析，主要是針對建筑的整體、結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)、安裝系統(tǒng)進行的分析，而各自又包含一定的單獨系統(tǒng)。在具體應(yīng)用中，在保證單獨系統(tǒng)優(yōu)化的同時，還要實現(xiàn)橫向關(guān)聯(lián)；針對復(fù)雜性，主要是針對建筑物料等，因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化要體現(xiàn)整體性和全面性。

5.2 對建筑的壽命和階段性的特征進行優(yōu)化

在工程使用周期內(nèi)，要保證各個階段方案的優(yōu)化性。設(shè)計者在全面考量各階段特點的前提下，對實際結(jié)果進行優(yōu)化，使得整體建筑的使用周期實現(xiàn)科學性。

5.3 對建筑主體的上部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化

針對房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)優(yōu)化模型。合理設(shè)置剪刀墻，減少外力對其的損傷。如果條件允許，可采用大開間的構(gòu)造，減少墻肢的數(shù)量和混凝土的使用。同時，剪刀墻的運用，能夠較深鋼筋的使用量，降低成本。

5.4 保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑優(yōu)化的配合

結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化需要與建筑整體的優(yōu)化相協(xié)調(diào)，這樣可以保證建筑物本身的美觀效果。對于建筑，要實現(xiàn)簡潔的同時，保證墻體位置準確，實現(xiàn)高度和截面的通透。在進行設(shè)計的時候，要選擇強度較高的材料，實現(xiàn)承重作用，自重的降低，也就是實現(xiàn)重心、剛心和質(zhì)心的準確交疊。

結(jié)束語：

綜上，通過對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑物本身功能的實現(xiàn)，又能合理控制成本支出。因此，對于房屋建筑設(shè)計者，要提高自身素質(zhì)，提升專業(yè)水平，不斷進行創(chuàng)新，為使用者提供更加安全、可靠的建筑物。

參考文獻：

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