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

摘要：隨著房屋建筑規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，人們對(duì)房屋結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需要進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，以此來(lái)滿足房屋建筑的發(fā)展需求。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，應(yīng)用行之有效的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，進(jìn)一步提升房屋結(jié)構(gòu)的實(shí)用性、安全性、美觀性及經(jīng)濟(jì)性。本文對(duì)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)用進(jìn)行分析，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的有效應(yīng)用提供一定指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)變得愈加激烈，各建筑企業(yè)為了在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，會(huì)不斷進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用性、安全性、美觀性及經(jīng)濟(jì)性。下文就對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法進(jìn)行分析，指出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的有效應(yīng)用措施，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法提供一定指導(dǎo)。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法指在建筑實(shí)際設(shè)計(jì)中，將審美學(xué)、藝術(shù)學(xué)、建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)專業(yè)知識(shí)結(jié)合在一起進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保房屋功能，實(shí)現(xiàn)房屋建筑的建設(shè)目的，之后再結(jié)合結(jié)構(gòu)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。在房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要采取先進(jìn)的建筑技術(shù)，進(jìn)行房屋空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保房屋空間利用率的提升。在實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，要結(jié)合空間布局與實(shí)際受力有效結(jié)合，確保空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體協(xié)調(diào)性。當(dāng)然，這對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提出了更高的要求，需要其具備極高的專業(yè)水準(zhǔn)，還需要具備計(jì)算機(jī)計(jì)算的應(yīng)用能力，能在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中實(shí)現(xiàn)思維創(chuàng)新，突出創(chuàng)作的靈性，以此來(lái)保證建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要有極其深厚的專業(yè)技能與設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)工作需要結(jié)合工程實(shí)際情況，進(jìn)行設(shè)計(jì)理念的優(yōu)化，注重經(jīng)濟(jì)效益與質(zhì)量的同步提升。站在長(zhǎng)遠(yuǎn)角度，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作需要確保方案的優(yōu)化性與結(jié)構(gòu)的合理性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要有極為高超的設(shè)計(jì)配合，能進(jìn)行建筑功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效協(xié)調(diào)，進(jìn)行資源的有效分配，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性共存。

就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，人們對(duì)房屋建筑的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，當(dāng)下的房屋建造設(shè)計(jì)水平很難滿足人們的實(shí)際需求，由此需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和方法進(jìn)行優(yōu)化，與房屋消費(fèi)人群的實(shí)際品位與需求相符合。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域要充分重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，找出其中存在的問(wèn)題，尋求問(wèn)題出現(xiàn)的原因，并采取一定措施進(jìn)行實(shí)際情況的改進(jìn)，便于房屋建設(shè)與設(shè)計(jì)技術(shù)提高。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作理念上非常注重質(zhì)量與安全，關(guān)注建筑造價(jià)問(wèn)題，現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)在實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)中，即需要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與安全，也要注重房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的美感方便使用，提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的節(jié)能與環(huán)保，達(dá)到節(jié)材、經(jīng)濟(jì)效益良好，充分滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的綠色建筑需求。

2、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)用分析

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)中進(jìn)行有效應(yīng)用，給建筑行業(yè)發(fā)展提供更加有利的發(fā)展平臺(tái)，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法不斷提高。建筑設(shè)計(jì)要進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以站在結(jié)構(gòu)模型、基礎(chǔ)選型、新型材料新技術(shù)、整體結(jié)構(gòu)與局部、上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化等進(jìn)行深入研究。

2.1結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化應(yīng)用

在建筑企業(yè)進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要構(gòu)建一定結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化處理。在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以站在變量、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件之間進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在變量設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)要結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)為基石，并進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以站在建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際受力角度對(duì)參數(shù)影響進(jìn)行模型變量的設(shè)計(jì)，涉及到的變量?jī)?nèi)容包含了約束控制參數(shù)與損失期望值等。在變量的實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，要充分保證變量選擇的合理性，滿足實(shí)際受力要求。設(shè)計(jì)人員還需要進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成之后要進(jìn)行相關(guān)條件的研究工作，包括了鋼筋截面積與構(gòu)件截面尺寸匹配等內(nèi)容。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要將相關(guān)條件設(shè)計(jì)成為目標(biāo)函數(shù)，繼而有效降低工程造價(jià)成本。在相關(guān)約束條件的實(shí)際優(yōu)化中，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)的合理性與安全性，使得設(shè)計(jì)方案能最大程度上滿足實(shí)際工程受力狀態(tài)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分考量其中的約束條件，像建筑結(jié)構(gòu)的尺寸約束與應(yīng)力約束、裂縫寬度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等進(jìn)行有效分析，按照房屋建筑的實(shí)際情況和目標(biāo)約束條件，實(shí)現(xiàn)兩者的有效協(xié)調(diào)，按照實(shí)際工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行有效考慮，保證約束條件的選擇與實(shí)際情況相符合。

2.2基礎(chǔ)選型優(yōu)化應(yīng)用

在建筑企業(yè)進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是重要一個(gè)環(huán)節(jié)，它不僅涉及結(jié)構(gòu)安全而且占用主體結(jié)構(gòu)造價(jià)相當(dāng)比重，特別是軟土地區(qū)基礎(chǔ)，這樣基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)更顯重要。在建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)層數(shù)、荷載大小、場(chǎng)地地質(zhì)條件綜合考慮，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先采用天然地基，當(dāng)天然地基不能滿足要求時(shí)可選擇復(fù)合地基或樁基礎(chǔ)。當(dāng)選擇樁基礎(chǔ)是要充分利用好地基持力層，根據(jù)成樁工藝不同選擇不同樁基形式，充分考慮樁基施工工藝對(duì)環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)性影響?；A(chǔ)設(shè)計(jì)除了滿足承載力需要還要保證沉降均勻滿足正常使用，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)選型的優(yōu)化設(shè)計(jì)是必須考慮的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以站在安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)材、環(huán)保及省時(shí)等角度進(jìn)行基礎(chǔ)選型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3新型材料新技術(shù)應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)施工中，要關(guān)注房屋建筑的新型材料新技術(shù)應(yīng)用，利用新型材料新技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著我國(guó)建筑工業(yè)的飛速發(fā)展，大量出現(xiàn)高強(qiáng)鋼筋、高性能混凝土、高強(qiáng)灌漿料、高強(qiáng)質(zhì)輕保溫性能高的墻體材料、鋼筋套筒連接和高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力等新型建筑材料和新技術(shù)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了大量操作空間和技術(shù)手段。當(dāng)前我國(guó)建筑材料成本高，環(huán)保性不強(qiáng)，抗災(zāi)性材料極度缺乏使用，已經(jīng)阻礙了建筑產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可根據(jù)地方差異性，加大抗震防災(zāi)能力強(qiáng)的材料的使用，最大限度地抵御災(zāi)害破壞，保障人民的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全。通過(guò)新型材料新技術(shù)的應(yīng)用，從而降低建筑工程的整體成本，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化變得更加安全及經(jīng)濟(jì)。

2.4建筑結(jié)構(gòu)的整體與局部的優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)施工中，要關(guān)注房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)與局部結(jié)構(gòu)之間關(guān)系，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)與局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑的施工體系、結(jié)構(gòu)體系等進(jìn)行充分考慮，確保彼此之間的相互協(xié)調(diào)。在建筑結(jié)構(gòu)整體與局部的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要保證各體系間的獨(dú)立性和關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)各體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，主要是針對(duì)上述結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有效處理，確保其合理性、科學(xué)性與可靠性，使得各體系設(shè)計(jì)都能滿足各部門(mén)的實(shí)際施工及使用需求。設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)中，除了要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化之外，還要確保設(shè)計(jì)人員能在實(shí)際設(shè)計(jì)中保證與各專業(yè)間的協(xié)調(diào)關(guān)系，能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與管理手段的協(xié)調(diào)共享。隨著房屋建筑工程規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容也變得愈加廣泛，設(shè)計(jì)中涉及到了建筑設(shè)備與建筑，需要進(jìn)行專業(yè)性理論分析。因?qū)嶋H設(shè)計(jì)內(nèi)容是多樣化，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得愈加復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)要進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，結(jié)合工程項(xiàng)目的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行各體系的綜合分析，有效降低成本設(shè)計(jì)和危險(xiǎn)系數(shù)，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加合理。

2.5上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)用分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，建筑上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容分析。對(duì)于建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)分析來(lái)說(shuō)，在剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行建筑平面形心與結(jié)構(gòu)重心的充分考量，確保建筑平面形心與結(jié)構(gòu)重心實(shí)現(xiàn)有效重合，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)平面的均勻性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行建筑空間的合理設(shè)計(jì)，應(yīng)用科學(xué)計(jì)算方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)的有效計(jì)算，確保建筑墻體與剪力墻墻體之間的有效重合。建筑結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)承重墻中出現(xiàn)的大洞口等進(jìn)行分析，避免承重墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)意外情況。相關(guān)設(shè)計(jì)人員結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范，進(jìn)行構(gòu)造柱與墻垛長(zhǎng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑層高和層數(shù)的合理設(shè)計(jì)。對(duì)于建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作，相關(guān)工作人員要進(jìn)行結(jié)構(gòu)有效計(jì)算，進(jìn)行柱距和柱網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效降低建筑中部剛度，提高兩側(cè)剛度，確保建筑結(jié)構(gòu)整體的良好抗震性能。在設(shè)計(jì)人員實(shí)際工作中，要結(jié)合實(shí)際框架受力狀況，進(jìn)行柱截面與框架梁截面大小的優(yōu)化處理，充分保證建筑柱與梁的中線重合，實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的受力最優(yōu)用材最省。

總結(jié)：

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，有助于增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的美觀性與實(shí)用性，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)融入到系統(tǒng)化研究中。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷發(fā)展的背景下，滿足建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)需求，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、實(shí)用性、美觀性以及經(jīng)濟(jì)性，由此相關(guān)設(shè)計(jì)人員要學(xué)習(xí)與研究建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法達(dá)到安全、適用、節(jié)材、經(jīng)濟(jì)效益良好效果，充分滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的綠色建筑需求，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的不斷發(fā)展并有效發(fā)揮。

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作者簡(jiǎn)介：鄭有明（1961.10-），男，高級(jí)工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，大學(xué)?？疲饕獜氖鹿I(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)處理工作。