房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

[摘要]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，房屋建筑設(shè)計(jì)越來(lái)越注重其經(jīng)濟(jì)性、耐久性、安全性及美觀性等各方面的綜合優(yōu)化。同時(shí)由于建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，建筑企業(yè)也在對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改善。本文通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行分析，研究其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)際應(yīng)用的具體方法。

[關(guān)鍵詞]房屋建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；安全

隨著人們物質(zhì)條件的不斷豐富，相應(yīng)的其生活品位也在不斷提高，對(duì)于房屋住宅的要求不再局限于過(guò)去的實(shí)用性，而是更多的關(guān)注房屋住宅的安全舒適以及時(shí)尚美觀等。通過(guò)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以保證整體建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理，保證建筑功能的完整有效，在符合購(gòu)房者要求的同時(shí)提高企業(yè)的整體效益，實(shí)現(xiàn)互惠共贏。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的定義及要求

優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用可使房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)和先進(jìn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，是通過(guò)充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)體系的受力特性及建筑材料本身特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與各項(xiàng)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的相互配合，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化，對(duì)實(shí)際工程中的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的研究，使建筑的總體結(jié)構(gòu)以及建筑各個(gè)分部銜接得到完善以及優(yōu)化。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量的減少建筑剛度與建筑質(zhì)量的中心差異，盡量保持建筑物整體結(jié)構(gòu)的規(guī)則以及其對(duì)稱型，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以通過(guò)相應(yīng)的評(píng)審。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，必須考慮工程施工的難度以及建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于需要耗費(fèi)大量人力物力的投入才能完成的結(jié)構(gòu)化應(yīng)當(dāng)盡量避免。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性能，同時(shí)還具有審美和實(shí)用的特點(diǎn)，降低建筑成本，協(xié)調(diào)建筑的完整性，并使其具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化目的在于使房屋建筑的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)決策更為科學(xué)性，提高建筑安全性和抗震性的要求，有效地達(dá)到房屋建筑的安全實(shí)用、經(jīng)濟(jì)美觀效果，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。要想對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，施工人員就要在保證建筑質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入分析，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)手段，對(duì)工程的造價(jià)進(jìn)行合理控制。將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法應(yīng)用于房屋住宅的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以在一定程度上使房屋能夠更受人們歡迎，在購(gòu)房者進(jìn)行選購(gòu)時(shí)，能夠具備一定的優(yōu)勢(shì)。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，主要包括對(duì)建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、對(duì)建筑頂部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、對(duì)建筑周邊護(hù)欄的優(yōu)化以及對(duì)于建筑物其他各部分的局部?jī)?yōu)化等等。

3.1優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)模型

通過(guò)建立房結(jié)構(gòu)模型，可以將其中對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有一定影響的參數(shù)和變量提取出來(lái)，并通過(guò)這些數(shù)據(jù)建立初步的優(yōu)化模型，依靠科學(xué)合理的計(jì)算，從而制定出房屋住宅結(jié)構(gòu)謝十的最佳優(yōu)化方案。（1）變量的選擇。通常來(lái)講，設(shè)計(jì)者的變量選擇范圍很廣，只要參考數(shù)據(jù)對(duì)方案起重要作用，都能作為變量以供設(shè)計(jì)者選用。設(shè)計(jì)人員最終設(shè)計(jì)方案中起決定性作用的參數(shù)主要包括房屋價(jià)格、預(yù)期產(chǎn)生的損失參數(shù)或房屋構(gòu)架性能參數(shù)等。如考慮因素變化幅度較小，則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編程以及計(jì)算難度就會(huì)降低。（2）函數(shù)的確定。設(shè)計(jì)者要在多組相似函數(shù)中，選擇符合事先設(shè)定的房屋截面尺寸和鋼筋尺寸面積的那一組函數(shù)，且分析這組函數(shù)的性質(zhì)，從而最大限度降低投資成本。（3）條件的衡量。在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中，需要充分考慮房屋的耐用性和穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)定，確保各種條件均能符合相關(guān)規(guī)定要求，以便實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果最優(yōu)。

3.2設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，很多約束條件和變量參數(shù)都會(huì)對(duì)優(yōu)化過(guò)程產(chǎn)生影響。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到很多計(jì)算程序，房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對(duì)所有結(jié)構(gòu)重新計(jì)算以達(dá)到最優(yōu)結(jié)果，所以在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該把所有的約束條件都轉(zhuǎn)化成非約束條件，確保優(yōu)化過(guò)程順利完成，同時(shí)，要全面地考慮到變量的因素，運(yùn)用科學(xué)合理的計(jì)算方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

3.3程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)優(yōu)化計(jì)算好方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行程序的編寫，將程序?qū)胗?jì)算機(jī)中，在后期的計(jì)算過(guò)程中只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算就能夠更加直觀的得出結(jié)果。

3.4結(jié)果分析

結(jié)果分析時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要一步，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)算出來(lái)的數(shù)據(jù)要進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能夠根據(jù)數(shù)據(jù)給出的信息確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的最佳方案。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，要全方面地考慮到各種阻礙因素，在分析結(jié)論過(guò)程中需要征求各方意見(jiàn)，平衡各方利益，同時(shí)需多方位、多角度分析問(wèn)題，不能遺漏任何可能發(fā)生的情況和細(xì)節(jié)，最大程度地保證建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的完成。

4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1整體優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程更是對(duì)房屋安全性與實(shí)用性的提升，因此在實(shí)際計(jì)算與探究過(guò)程中需要時(shí)刻把握房屋設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都需要以整體性為基礎(chǔ)，展開(kāi)局部性與整體性的優(yōu)化工作，從而實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，全面提高房屋建筑質(zhì)量。從整體性的特點(diǎn)上來(lái)看，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含了設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系和安裝謝十體系等相關(guān)內(nèi)容，每個(gè)提下下面又包括了若干下屬體系。在進(jìn)行房屋建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)下屬系統(tǒng)和體系進(jìn)行優(yōu)化，促使各個(gè)布局間的橫向關(guān)聯(lián)沖破，保證各環(huán)節(jié)之間能夠協(xié)調(diào)搭配。要想使房屋建筑的結(jié)構(gòu)得到最優(yōu)化設(shè)計(jì)就要從整體的角度出發(fā)，注重整體優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化之間的關(guān)系處理。

4.2提高數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用

建筑物結(jié)構(gòu)的布置形式靈活多變，式樣繁多，即使是同—棟建筑其結(jié)構(gòu)布局也有很多種方案可供選擇。隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的高速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)參數(shù)的技術(shù)分析等重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題都可借助計(jì)算機(jī)軟件陜速解決，如德梅隆和赫爾佐拉共同設(shè)計(jì)的“奧運(yùn)鳥(niǎo)巢”就實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難題的新突破。所以，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的普及應(yīng)用具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

4.3結(jié)構(gòu)同建筑的協(xié)調(diào)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選用合理的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式對(duì)于結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)合理化，建筑方案實(shí)現(xiàn)程度都有重要的意義。我們?cè)谶M(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)盡量保證建筑結(jié)構(gòu)能夠與整體平面配合緊密，最大限度上實(shí)現(xiàn)造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的目的。在布設(shè)建筑柱及墻的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)盡量同房屋建筑平面的功能需求保持一致，確保所有房間進(jìn)深、開(kāi)間的統(tǒng)一。建筑系統(tǒng)也要盡量簡(jiǎn)潔，墻與柱不能夠出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象，每層高度與截面面積都要保持一致。在進(jìn)行樓體和電梯的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于其應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角區(qū)域，應(yīng)當(dāng)選擇高強(qiáng)度的承重構(gòu)件，以此來(lái)降低自重，如果不是承重的構(gòu)建則可以選擇質(zhì)量較輕的建材。

總結(jié)：

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在居屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著重要的影響。優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用可使房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)和先進(jìn)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的同時(shí)節(jié)約建筑成本，并且使建筑在滿足人們基本需求的同時(shí)具有更高的美觀性和經(jīng)濟(jì)性，是順應(yīng)市場(chǎng)和科技發(fā)展要求的必然之舉。