房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)際應(yīng)用

黃麗鴻

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高。我們需要在保證安全的前提下，對(duì)建筑環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷優(yōu)化，保證建筑安全、經(jīng)濟(jì)、適用。本文對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)和重要意義進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并指出如何進(jìn)行優(yōu)化，希望能為相關(guān)工作者提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化

一、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要考慮的東西很多。不僅要考慮到建筑整體安全性和使用功能，還要盡可能完善設(shè)計(jì)，這就是我們通常所說(shuō)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證利用最為科學(xué)的方法，選擇出最佳設(shè)計(jì)方案，從而更好地完成預(yù)期目標(biāo)。從建筑理論上分析主要表現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括三部分，分別是屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在分析的過(guò)程中還會(huì)涉及到受力分析、造價(jià)分析等。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們必須以實(shí)事求是，結(jié)合工程開(kāi)展的實(shí)際情況，按照房屋建筑的經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

建筑工程師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須將安全放在第一位，在保證安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，盡量保證平面布置的規(guī)則和對(duì)稱(chēng)，減少質(zhì)量中心和剛度中心之間的差別，建筑物在水平荷載的作用下不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)。我們?cè)跐M(mǎn)足房屋基本功能的情況下，還要保證豎向承重構(gòu)件向下是連通的，盡量避免使用轉(zhuǎn)換層從而減少設(shè)計(jì)上的難度。轉(zhuǎn)換層在使用的過(guò)程中容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，不利于建筑整體的穩(wěn)定性。同時(shí)我們要掌握好豎向剛度的變化，盡量避免出現(xiàn)突變的情況，因?yàn)檫@樣容易導(dǎo)致用力集中，不利于建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力的荷載。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義

首先能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，保證建筑結(jié)構(gòu)整體功能的實(shí)現(xiàn)。我們?cè)趦?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要對(duì)結(jié)構(gòu)造型、受力性能和結(jié)構(gòu)材料等方面進(jìn)行優(yōu)化?？梢赃x擇那些圓形和方形的結(jié)構(gòu)從而保證結(jié)構(gòu)的受力性。通過(guò)使用優(yōu)化技術(shù)，保證工程開(kāi)展的安全和經(jīng)濟(jì)。

其次還能夠節(jié)約建造的成本?？刂坪媒ㄖこ痰脑靸r(jià)能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。事實(shí)表明，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠降低15%-30%的造價(jià)成本。隨著高層建筑的越來(lái)越多，這就對(duì)房屋結(jié)構(gòu)承載能力提出更高的要求，需要保證墻、梁和柱的承載能力和抗震能力。通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，能夠確保結(jié)構(gòu)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，并且減少結(jié)構(gòu)所需材料，真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)安全的目標(biāo)。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

（一）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法基本可以分成三個(gè)階段：第一階段就是要選擇變量。一般情況下，設(shè)計(jì)人員是需要根據(jù)一些較為關(guān)鍵的數(shù)字來(lái)決定最后設(shè)計(jì)方案。比如工程的目標(biāo)參數(shù)包括房屋價(jià)格參數(shù)和預(yù)期產(chǎn)生的損失參數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)工作者將那些有小幅度變動(dòng)的參數(shù)作為參考指標(biāo)，就會(huì)降低設(shè)計(jì)和計(jì)算工作的難度，設(shè)計(jì)工作者能夠迅速準(zhǔn)確找到信息。第二階段是確定函數(shù)。設(shè)計(jì)工作者需要在很多相似程度很高的函數(shù)中選擇出與房屋橫截面和鋼筋尺寸匹配的函數(shù)，并對(duì)函數(shù)的各項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，從而降低房屋建造的成本。第三階段是衡量條件。我們?cè)诮ㄔ旆课莸倪^(guò)程中，必須考慮到房屋的穩(wěn)定性和功能性，考慮房屋尺寸、架構(gòu)穩(wěn)定性、架構(gòu)剛性以及變形限度等指標(biāo)，結(jié)合房屋建造的具體實(shí)際，對(duì)施工中的約束條件進(jìn)行仔細(xì)分析，保證各項(xiàng)條件都符合最優(yōu)的要求。

（二）決定計(jì)算方法

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可避免的會(huì)遇到很多計(jì)算問(wèn)題，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要考慮到多個(gè)變量和多種設(shè)計(jì)條件。在計(jì)算的過(guò)程中，需要考慮到各種附加的約束條件。只有經(jīng)過(guò)合理的轉(zhuǎn)化，才能更好地得到計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)實(shí)際的情況選擇出最佳計(jì)算方法，節(jié)約人力和物力。

（三）選擇最優(yōu)程序

在選擇完房屋結(jié)構(gòu)模型和計(jì)算方法之后，設(shè)計(jì)工作者就要選擇最優(yōu)程序。最優(yōu)程序的功能齊全，并且工作效率高，這種最優(yōu)程序在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。

（四）分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論

在統(tǒng)計(jì)完相關(guān)的數(shù)據(jù)之后，就要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析，找到設(shè)計(jì)方案之間的異同，從而選擇出最佳的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)工作者必須總覽全局，對(duì)一些細(xì)節(jié)問(wèn)題更要引起足夠的重視。房屋建造需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，只有縱觀全局，了解到各個(gè)環(huán)節(jié)的利弊關(guān)系，才能真正衡量好各個(gè)環(huán)節(jié)的利益，才能選擇出最優(yōu)方案。因此，設(shè)計(jì)工作者需要將節(jié)約成本和改進(jìn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，在選擇方案的過(guò)程中，兼顧二者，才能真正發(fā)揮出房屋建筑的功能。

四、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的注意事項(xiàng)

我們需要根據(jù)不同的建筑工程類(lèi)型選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，通常包括剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)三種類(lèi)型。這三種不同的類(lèi)型各具特點(diǎn)，因此在選擇的過(guò)程中需要考慮到房屋的實(shí)際使用功能以及工程中可利用的資產(chǎn)，在確保質(zhì)量的前提下選擇合理的投資方案，保證建筑工程利益的最大化。在高層建筑結(jié)構(gòu)中通常會(huì)使用剪力墻結(jié)構(gòu)，優(yōu)化時(shí)注意多遇地震下剪力墻結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值（1/1000）、軸壓比等限值?？蚣芙Y(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)多遇地震下結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值（1/550），柱軸壓比限值、最小配筋率，注意這種方式不僅但是柱截面較大，注意柱角可能會(huì)對(duì)家具的擺放產(chǎn)生影響。框架—剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化注意0.2V0調(diào)整、位移比控制、軸壓比控制等等。

五、小結(jié)

總之，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究是一項(xiàng)綜合復(fù)雜的工作，我們需要在今后的工作中多加摸索，爭(zhēng)取用最少的資源實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的運(yùn)用能夠更好的實(shí)現(xiàn)房屋的使用功能，能夠更好滿(mǎn)足人們的多樣化需要，極大改變了人們的生活，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]常青.淺談房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)際應(yīng)用[J].新材料新裝飾，2014，10（08）：88-89.