建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法及應(yīng)用分析

張 旭

咸陽市建筑設(shè)計(jì)研究院

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法及應(yīng)用分析

張 旭

咸陽市建筑設(shè)計(jì)研究院

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀、充分利用有限資源的基礎(chǔ)上提出的，是符合社會(huì)發(fā)展需要的有力舉措，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。在實(shí)際應(yīng)用過程中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明確地樹立優(yōu)化意識(shí)，在規(guī)范制度的基礎(chǔ)上，科學(xué)高效地實(shí)行各個(gè)操作步驟，與時(shí)俱進(jìn)，不斷地對(duì)工程中的問題和不足之處進(jìn)行規(guī)范和完善，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的安全經(jīng)濟(jì)性?；诖吮疚姆治隽私ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法及應(yīng)用。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；應(yīng)用

1 、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性

將建筑材料、建筑設(shè)備、資源等進(jìn)行合理的分配，控制合理的成本，實(shí)現(xiàn)建筑的最大效益化是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的最終目的。建筑具有體系感很強(qiáng)的特征，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及多方面的知識(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中一個(gè)不容小覷的組成部分。目前我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在許多問題，避免這些問題出現(xiàn)是我國建筑企業(yè)不可推卸的責(zé)任。不僅可以加快建筑行業(yè)的發(fā)展速度，還能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要遵循諸多的原則和規(guī)范：

成本降低原則，即在建筑整體功能、安全性符合建筑標(biāo)準(zhǔn)的前提下，需要對(duì)于優(yōu)化成本進(jìn)行嚴(yán)格的控制，充分的實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性，避免奢侈浪費(fèi)；

舒適性原則，即整個(gè)建筑的舒適程度是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要考慮和關(guān)注的首要因素和必要條件，舒適是滿足用戶需求的關(guān)鍵因素。舒適與否受到多種因素的影響，比如建筑中電氣設(shè)施安裝情況、整體建筑體型、內(nèi)外裝修情況等等，因此，對(duì)于實(shí)現(xiàn)整體建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以以這些因素為插入點(diǎn)；

整體安全性原則，即建筑的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該考慮到自然災(zāi)害的影響，能夠抵抗不良因素的影響，保證整個(gè)建筑能夠抵抗地震的威脅，因此不論建筑的任何結(jié)構(gòu)部位都應(yīng)該有足夠的抗震、承載能力，以國家建筑設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的安全性。

3 、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法及應(yīng)用

3.1 優(yōu)化建筑的結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)選型是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中最基本且最關(guān)鍵的一環(huán)。不同的施工工藝，所消耗的材料、時(shí)間、勞動(dòng)力以及成本等也會(huì)存在較大差異，同時(shí)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震性能以及受力狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生較大影響。所以，高層建筑的結(jié)構(gòu)選型應(yīng)該首先對(duì)施工工藝以及其他相關(guān)因素進(jìn)行取衡。其中，想要確保結(jié)構(gòu)選型的合理性，應(yīng)該嚴(yán)格遵循以下幾點(diǎn)原則：第一，所選結(jié)構(gòu)應(yīng)具備多道抗震防線，用以避免高層建筑部分結(jié)構(gòu)因被破壞而使整棟建筑失衡；第二，要具備合理清晰地地震傳遞路線圖以及明確的計(jì)算簡圖；第三，所選結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備優(yōu)越的延性以及承載力，使高層建筑不會(huì)在遭受地震時(shí)出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象；第四，沿豎向、水平結(jié)構(gòu)的剛度以及強(qiáng)度要分布均勻，防止出現(xiàn)局部突變或者削弱等問題。只有高層建筑的結(jié)構(gòu)體系滿足了上述要求，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性以及使用壽命才能得到保證。

3.2 嚴(yán)格建筑結(jié)構(gòu)的地基設(shè)計(jì)，保證建筑的質(zhì)量安全

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的地基的設(shè)計(jì)需要對(duì)建筑工程所在地進(jìn)行嚴(yán)格的地質(zhì)考察，而且它一定要考慮到建筑的外形設(shè)計(jì)，并結(jié)合樓層等一些具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行地基設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在工作的開始之初，不能 僅憑文檔、圖片等一些數(shù)據(jù)就貿(mào)然對(duì)整個(gè)建筑工程的地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，地基作為整個(gè)建筑的承載者，在設(shè)計(jì)過程中一定要考慮到建筑工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，具體情況具體分析。同時(shí)在建筑結(jié)構(gòu)的地基設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員一定要注意與施工人員、地質(zhì)考察人員等進(jìn)行探討和研究，以便在一些數(shù)據(jù)的處理和整體的設(shè)計(jì)上做到更加完美，盡可能的為整個(gè)建筑工程提供最完美的設(shè)計(jì)，同時(shí)也保證了整個(gè)建筑的質(zhì)量和安全。

3.3 加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

樓板開大洞、不連續(xù)以及弱連接的問題，實(shí)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)必須要注意的。對(duì)其內(nèi)力分析和配筋計(jì)算時(shí)，可以采用彈性板的方式。分析計(jì)算高層建筑的重力荷載作用，和建筑結(jié)構(gòu)移位時(shí)，可以采取相應(yīng)的模型假設(shè)，起到補(bǔ)充計(jì)算的作用。采取科學(xué)合理的模型輔助計(jì)算，可以有效的減小建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際施工過程中的誤差數(shù)值范圍。

3.4 加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)，適應(yīng)建筑的實(shí)際需求

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對(duì)于建筑材料的低含鋼量設(shè)計(jì)給工程的施工帶來了極大地安全隱患，建筑材料的含鋼量直接影響到建筑工程的牢固程度，因此建筑企業(yè)需要注重對(duì)建筑的剛度設(shè)計(jì)，保障整個(gè)建筑工程的質(zhì)量。同時(shí)建筑工程所處的地質(zhì)面貌對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的剛度要求有所不同，例如在平原地區(qū)，地質(zhì)較為穩(wěn)定，建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于剛度的要求可能就較低，此時(shí)就可以對(duì)建筑工程的含鋼量稍作降低，而在某些山區(qū)丘陵地區(qū)，建筑結(jié)構(gòu)的剛度要求可能稍嚴(yán)格，因此建筑企業(yè)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程不能僅僅考慮企業(yè)的經(jīng)營效益，更需要與實(shí)際結(jié)合，設(shè)計(jì)出最合適的建筑結(jié)構(gòu)剛度需求。

3.5 建筑耐久性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

耐久性設(shè)計(jì)，就是指高層建筑在交付使用后，能在使用壽命范圍內(nèi)滿足住戶正常使用需求的設(shè)計(jì)。盡管這一概念提出已有一段時(shí)間，但是當(dāng)前的很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依然無法滿足相關(guān)要求，這是由于建筑工程在使用壽命期限內(nèi)，總會(huì)不可避免的受到這樣那樣的因素影響，造成高層建筑結(jié)構(gòu)損壞，進(jìn)而大大降低整個(gè)建筑的穩(wěn)定性以及可靠性。所以，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在滿足建筑功能需求的基礎(chǔ)上，合理降低建造成本，節(jié)約建筑材料，如果在實(shí)踐中遇到使用要求與技術(shù)指標(biāo)相矛盾的情況時(shí)，應(yīng)該分清主次矛盾，放棄對(duì)利潤的單純追求，同時(shí)選取單目標(biāo)或者多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而使最終的優(yōu)化效果盡如人意。

3.6 提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，抗震能力不容小覷。要想提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力首先要去建筑施工企業(yè)具備良好的思想藝術(shù)水平，最基本的就是要保證施工工程中所應(yīng)用的建筑材料能夠達(dá)到國家相關(guān)要求，應(yīng)用高質(zhì)量、足分量的建筑材料。相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)施工材料的篩選和檢測(cè)，為提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定下奠定基礎(chǔ)。并且在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候還要以國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定為基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)建筑周圍地質(zhì)環(huán)境的詳細(xì)勘察，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，做好相關(guān)的加固措施，提高建筑物的抗震性能，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該施加多種方法以達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)性能，從而進(jìn)一步降低建筑建構(gòu)設(shè)計(jì)的成本。

[1]齊建民.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2015，11：73.

[2]肖龍涌.縐議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法與實(shí)際應(yīng)用[J].城市地理，2015，12：172-173.