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

馮福雄 李新磊

（天津天友建筑設(shè)計(jì)股份有限公司 天津 300384）

引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)于房屋的需求不再僅僅是居住功能，而是越來(lái)越重視房屋的安全、美觀與經(jīng)濟(jì)性。以往的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)無(wú)法滿足這些要求，要想滿足客戶的各種需求，在房屋設(shè)計(jì)時(shí)必須運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將各種要求以科學(xué)的方式設(shè)計(jì)進(jìn)去，在最大程度上滿足客戶的各種需求。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的概述及其意義

1.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的概述

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法是指采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念，從理論和經(jīng)驗(yàn)上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在滿足房屋基本功能的基礎(chǔ)上，綜合審美學(xué)、藝術(shù)學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)等多種領(lǐng)域，展現(xiàn)房屋的美觀，完成房屋的設(shè)計(jì)方案，使得最后設(shè)計(jì)出來(lái)的房屋能夠達(dá)到最優(yōu)的效果。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要包含整體的優(yōu)化和內(nèi)部細(xì)節(jié)的優(yōu)化兩部分[1]。在進(jìn)行整體的優(yōu)化時(shí)，不僅要考慮建筑物自身的特點(diǎn)，還要考慮周邊環(huán)境，不但自身要有藝術(shù)美，還要與環(huán)境相協(xié)調(diào)。此外，在優(yōu)化方法上，應(yīng)著重考慮安全方向，讓客戶能夠在房屋中安全長(zhǎng)期的居住，不受房屋質(zhì)量問(wèn)題的困擾?，F(xiàn)在隨著房?jī)r(jià)的上漲，很多人追求房屋的經(jīng)濟(jì)性，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，在確保建筑物質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能的降低成本，為建筑企業(yè)和客戶節(jié)省資本。最后建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要有認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，還應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)的建筑理念，用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看問(wèn)題，為建筑結(jié)構(gòu)注入新型設(shè)計(jì)元素，使建筑物追隨時(shí)代的發(fā)展，體現(xiàn)時(shí)代特色[2]。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的意義

近年來(lái)，隨著我國(guó)人口的不斷增加，對(duì)房屋的需求量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，然而土地資源是有限的，為了緩解土地資源緊張的壓力，我國(guó)房屋建筑向著高層化發(fā)展。這就要求必須做好建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，唯有如此，才能做好建筑的安全穩(wěn)定工作，促進(jìn)建筑行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須在確保房屋質(zhì)量的基礎(chǔ)上，融入現(xiàn)代化設(shè)計(jì)元素。通過(guò)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，不僅提升房屋的安全性與經(jīng)濟(jì)性，還進(jìn)一步完善房屋的功能[3]。在安全性方面，設(shè)計(jì)人員要確保房屋質(zhì)量，必須對(duì)設(shè)計(jì)方案中存在的各種安全隱患進(jìn)行優(yōu)化，從根本上杜絕安全問(wèn)題。在提高經(jīng)濟(jì)性方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化法在最大程度上發(fā)揮材料的作用，盡可能的減少資金的投入，為建筑企業(yè)節(jié)省了一定的資本。在功能完善方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化法不僅體現(xiàn)出建筑物的基本功能，還增加了建筑物的安全性、舒適性以及美觀性等屬性，不斷的完善建筑物的功能。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)上注重協(xié)調(diào)性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化法中，設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，尤其是整體設(shè)計(jì)中的地位非常重要。如果在結(jié)構(gòu)布局上，設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)，那么房屋結(jié)構(gòu)與建筑平面之間配合不緊密，不但影響房屋的穩(wěn)定性與安全性，還對(duì)房屋的美觀產(chǎn)生不利影響。設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，包含建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部協(xié)調(diào)和建筑整體與外部環(huán)境的協(xié)調(diào)兩部分。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部時(shí)，結(jié)合用戶的要求，科學(xué)合理的布局墻和柱的位置，此外還要保證房屋每層結(jié)構(gòu)的截面與高度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在設(shè)計(jì)建筑整體和外部環(huán)境相協(xié)調(diào)時(shí)，引入環(huán)保理念，運(yùn)用審美學(xué)與藝術(shù)學(xué)，在空間、色彩方面相協(xié)調(diào)，提升建筑物的欣賞價(jià)值[4]。

2.2 重視優(yōu)化結(jié)果分析

結(jié)果分析在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中具有重要的作用。一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中涉及到許多參數(shù)，利用現(xiàn)代化的手段計(jì)算出實(shí)際需要的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行周密分析，提取信息，以此制定出設(shè)計(jì)方案。除此之外，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮其他因素，將各種影響因素都考慮在內(nèi)。比如，在建筑物實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，常常消耗大量的人力、物力，進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果之一就是在保障安全的基礎(chǔ)上，降低成本的投入，因此，需要對(duì)多方面進(jìn)行優(yōu)化分析，如對(duì)不同技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析比較，對(duì)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算分析等，以此找出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，避免不必要的人力、物力浪費(fèi)。所以在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要做好優(yōu)化結(jié)果的分析。

2.3 嚴(yán)格遵守各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，一定要讓經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員設(shè)計(jì)，對(duì)于新人或經(jīng)驗(yàn)欠缺的人員，一定要做好培訓(xùn)與訓(xùn)練，嚴(yán)格把控技術(shù)人員的操作。此外，還需要注意一點(diǎn)，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范比較籠統(tǒng)，是針對(duì)所有類型的建筑工程，沒(méi)有細(xì)分，有一些規(guī)范可能是針對(duì)其他類型建筑的，這就需要根據(jù)實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析，科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3 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

3.1 模型的設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型建設(shè)必須先獲取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所涉及到的各種具體數(shù)據(jù)信息，然后從中提取出相關(guān)變量的數(shù)據(jù)信息，并以此為基礎(chǔ)建立函數(shù)模型。再利用大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化手段計(jì)算并制作出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型的建立需要注意以下幾項(xiàng)事情。首先，在選擇設(shè)計(jì)變量的時(shí)候，一定將影響整體設(shè)計(jì)的因素作為首選，其他影響作用較小的因素可以作為參考數(shù)據(jù)，這樣可以提升工作效率。其次單獨(dú)將建筑切面的尺寸及與建筑截面積相關(guān)的數(shù)據(jù)整理出來(lái)，并制成相關(guān)的函數(shù)，這樣可以在一定程度上避免資源浪費(fèi)，節(jié)省成本。再者，要結(jié)合用戶的各種需求，比如房屋的空間規(guī)劃、變形情況的規(guī)定、審美需求等方面，在設(shè)計(jì)時(shí)都要結(jié)合實(shí)際情況考慮在內(nèi)，最大程度滿足用戶的需要。

3.2 結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)優(yōu)化

根據(jù)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r可以看出，未來(lái)建筑發(fā)展趨勢(shì)是朝向高層建筑方向發(fā)展，而高層建筑對(duì)安全性和穩(wěn)定性的要求比較高。然而建筑物的安全穩(wěn)定性主要受建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力影響，如果抗震能力比較弱，再加上高層建筑物重心比較高，高層建筑物倒塌的可能性比較大，現(xiàn)在社會(huì)上一些豆腐渣工程倒塌的原因就是如此。因此必須要做好高層建筑抗震能力的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。高層建筑物抗震能力受建筑物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)剛度這兩方面影響，在設(shè)計(jì)中要格外重視這兩方面。在高層建筑物設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，在資金能夠承受的條件下，選用極限拉力較強(qiáng)、能夠滿足塑性要求的鋼筋材料，并采用減震、隔震等技術(shù)，使用延性結(jié)構(gòu)的抗震體系，結(jié)合相關(guān)的隔震措施，最大程度上提高建筑物的抗震能力。

3.3 建筑整體性、局部性、階段性優(yōu)化

房屋建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)上有兩大特征即層次性和復(fù)雜性。層次性是指設(shè)計(jì)中含有多個(gè)體系，每個(gè)體系又含有多個(gè)小體系，因此在優(yōu)化設(shè)計(jì)及時(shí)，要打破關(guān)聯(lián)的橫向性，實(shí)現(xiàn)疊加性工程體系。復(fù)雜性是指建筑材料的選擇比較有難度，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)從整體出發(fā)，綜合考慮，實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)化。此外，要對(duì)每一階段的方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅整體優(yōu)化，局部也要優(yōu)化，讓局部和整體相得益彰，以保證房屋的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化起著非常重要的作用，設(shè)計(jì)單位應(yīng)做好設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，積極采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式，實(shí)現(xiàn)建筑各種功能的統(tǒng)一，滿足人們對(duì)于住房的需求。