結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

王景功

摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是近年發(fā)展起來的一門新型技術(shù)，它能夠使設(shè)計者從被動的分析、核驗轉(zhuǎn)而進入主動的設(shè)計角色，是結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域新的發(fā)展。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能夠更合理地利用材料的性能和局部空間，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部得到最好的協(xié)調(diào)，并達到設(shè)計要求的安全規(guī)范。本文就結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行了一個簡單的闡述。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化技術(shù);結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用;房屋結(jié)構(gòu)

前 ?言

隨著人們的生活水平日益提高，人們對居住條件的要求也越來越高;而在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員不斷創(chuàng)新設(shè)計觀念與方法，優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，以盡量提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性、合理性與經(jīng)濟性，為房屋建筑的使用者提供美觀、實用、安全、舒適的房屋建筑。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化簡言之就是要求設(shè)計師在設(shè)計之初，要綜合考慮建筑的用料和環(huán)保等因素，結(jié)合一定的經(jīng)濟數(shù)據(jù)，以最小的經(jīng)濟投入，換取最合理的最環(huán)保科學(xué)的房屋。一方面滿足房屋用戶的安全和質(zhì)量的要求，另一方面還要在審美與外觀上有些突破。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對結(jié)構(gòu)進行高質(zhì)量再加工的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不能降低任何房屋的質(zhì)量或者其他的使用價值，而單方面的考慮到外觀的美化。必須在保證質(zhì)量的前提之下作出優(yōu)化設(shè)計。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點

1.科學(xué)地遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師們不僅對于相關(guān)的專業(yè)設(shè)計知識熟練地掌握，有相對量的實踐設(shè)計經(jīng)驗和成功案例，也要深諳此專業(yè)的相關(guān)的法律條文和規(guī)范設(shè)計，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案貫穿于項目設(shè)計中。但是目前的我國的相關(guān)的文件還不是很完善，對于一些大的工程的涵蓋面不夠廣，一些小的施工的細節(jié)也沒有明確的規(guī)定，甚至一些硬性的條文已經(jīng)不適合當(dāng)代的設(shè)計標(biāo)準等等，這些問題的存在就對設(shè)計師提出了更高層次的要求。

2.結(jié)構(gòu)工程師前期參與和主動參與的重要性

強調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動參與是實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重中之重。理論的設(shè)計與實踐的建筑施工是存在差別的，部分好的設(shè)計理念在實際的建設(shè)過程中是難以實現(xiàn)的，所以這就要求設(shè)計師不但在設(shè)計方面具有獨特的構(gòu)思和先進的理念，還要對相關(guān)的建筑的實施方面的知識有所了解，在設(shè)計的同時兼顧施工的實際，尋求二者的均衡點。

3.加強各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個系統(tǒng)的工作，需其它專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合。從建筑學(xué)發(fā)展角度分析，現(xiàn)代建筑是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備三大要素構(gòu)成的綜合產(chǎn)品，所以在實施中要強化分工與合作，強化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構(gòu)成要素有機結(jié)合的完美作品。在整個項目開展中，建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個設(shè)計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，二者的結(jié)合不僅能夠達到實用美觀大方的效果，而且可以使結(jié)構(gòu)受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行房屋設(shè)計過程中，需要利用適宜的設(shè)計理念與設(shè)計方法，對房屋結(jié)構(gòu)的形勢、構(gòu)件尺寸、布局等進行科學(xué)地設(shè)計，從而滿足房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求。在建筑方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計就要進入配合，結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性是否合理在方案階段就決定了大部分。

1.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計受到多重因素的影響，致使設(shè)計人員在設(shè)計過程中，所優(yōu)化的目標(biāo)只能夠滿足一個或者幾個方面的要求，不能同時滿足整個工程的需求。設(shè)計人員利用計算機軟件來優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，同樣受到設(shè)計進度、建筑功能等因素的制約，使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化目標(biāo)無法達到最佳。

2.一些房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行技術(shù)優(yōu)化過程中，通常是從小處著眼，即對房屋結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面進行優(yōu)化，從而忽視了結(jié)構(gòu)尺寸與構(gòu)件截面在結(jié)構(gòu)整體中的作用。因此，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中，不能僅僅優(yōu)化結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面，還要考慮結(jié)構(gòu)的整體性，比如房屋周邊的梁柱截面有時候不是單純的為了滿足計算配筋的要求，而是保證結(jié)構(gòu)整體更好的抗扭能力，以保證房屋建筑整體的穩(wěn)定性與可靠性。

3.隨著人們對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的不斷提高，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的變量也在不斷增加。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須提高重視，以提高優(yōu)化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用的效率。但是，傳統(tǒng)的設(shè)計算法已經(jīng)不能滿足房屋優(yōu)化設(shè)計的要求，需要設(shè)計人員針對問題，提出創(chuàng)新的設(shè)計算法，以提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的有效性。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)重要性

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，是我國房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展的表現(xiàn)，也是建筑事業(yè)發(fā)展的需要。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，可以有效地提高房屋結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性與經(jīng)濟性。（1）隨著房屋建筑層數(shù)的增加，對房屋地基承載力的要求也將相應(yīng)提高，在應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)后，將有效增加房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與柱的承載力，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更加合理，房屋結(jié)構(gòu)的可靠性也隨之提高;（2）合理的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計將提高設(shè)計的經(jīng)濟性，主要表現(xiàn)在房屋建筑之間的日照間距減少，節(jié)約了土地資源;創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可以提高建筑材料的應(yīng)用效率，降低房屋建筑的成本，提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。

五、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用措施

1.概念設(shè)計優(yōu)化與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計

每一個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，都具有多種結(jié)構(gòu)及布局設(shè)計，即使建筑物的結(jié)構(gòu)布局已經(jīng)被確定，并且處于相同的荷載狀況，也依然有很多種分析方法。建筑分析中的材料、設(shè)計參數(shù)、荷載取值等都不是固定不變的，處理建筑物的細節(jié)問題也是要隨機應(yīng)變的，尤其是計算機軟件不能解決的問題，更需要設(shè)計人員親自來做出分析判斷。

2.概念設(shè)計處理

實際房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計問題處理概念設(shè)計問題具有多種形式，但是所追求的共同目的是在任何外來影響下，建筑結(jié)構(gòu)都可以穩(wěn)固應(yīng)對或者僅是受到很低損害，這也是概念設(shè)計中要處理的基本實際狀況。由此可見，概念設(shè)計的主要內(nèi)容即為將建筑物所可能遭到的各種破壞因素以及相應(yīng)的預(yù)防措施。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實用性與藝術(shù)性結(jié)合

建筑物其實就是建筑師的藝術(shù)品，建筑師在設(shè)計建筑物的時候，始終期望將自己的意圖表達得淋漓盡致，追求藝術(shù)性與實用性的最佳融合。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員首先要保證所涉及房屋建筑的安全性，然后對于建筑的結(jié)構(gòu)形式進行改善，不斷完美，以全面體現(xiàn)建筑設(shè)計師的美學(xué)意圖。

六、結(jié)束語

房屋結(jié)構(gòu)作為房屋建筑的重要組成部分，在房屋建筑中起到支撐、保護的作用，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量直接影響到房屋建筑的質(zhì)量。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須改革設(shè)計理念與方法，積極進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化，從不同角度、多個層面對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，以彌補傳統(tǒng)設(shè)計中房屋結(jié)構(gòu)的不足，從而有效地提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，促進房屋結(jié)構(gòu)向著經(jīng)濟化、科學(xué)化、多樣化等方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]鄭智垚，樂肖軍. 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2011.

[2]隋國龍. 優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2011.