房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)探討

曹立迎

（中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，河北 秦皇島 066004）

目前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，人們對(duì)于居住環(huán)境的要求也隨之不斷增加，為了盡可能滿(mǎn)足人們對(duì)于居住的要求，國(guó)家也對(duì)建筑方面不斷加大投資。如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)的功能性以及安全耐久性，同時(shí)最大限度節(jié)省建筑的占地面積以及追求經(jīng)濟(jì)性，是優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。進(jìn)行房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括進(jìn)行整體房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)時(shí)代的降臨，以及計(jì)算機(jī)結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)理論，實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)問(wèn)題向數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題的一種轉(zhuǎn)換。因此，對(duì)于相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)的掌握，也是實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種前提條件。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)的內(nèi)容

最大限度地運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)，首先我們必須要對(duì)其中要優(yōu)化的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析，需要運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)的主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容。進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮到結(jié)構(gòu)的性能和設(shè)計(jì)的安全性，還需要考慮到在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些潛在問(wèn)題，我們要選用低成本高效的方式完成這項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容。其主要內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面：第一個(gè)方面是要全面掌握整個(gè)房屋的具體構(gòu)造，在設(shè)計(jì)過(guò)程中找出最佳設(shè)計(jì)方式，對(duì)不完善的地方加以?xún)?yōu)化。第二個(gè)方面是要將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的子結(jié)構(gòu)與整理結(jié)構(gòu)分開(kāi)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)子結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的劃分，以此來(lái)使得子結(jié)構(gòu)得到全面的優(yōu)化。

二、房屋建筑與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

（一）如何處理房屋建筑的結(jié)構(gòu)分部部分與建筑物層數(shù)之間的關(guān)系

同一個(gè)建筑物只需要設(shè)計(jì)一個(gè)屋蓋就可以，所以說(shuō)，建筑物層數(shù)越多，建筑的成本就越低。但是，就房屋建筑基礎(chǔ)部分來(lái)講則與之相反，這是因?yàn)樵诜课萁ㄖ衅浠A(chǔ)部分是最為關(guān)鍵的部分，如果房屋建筑層數(shù)增加，那么其對(duì)于基礎(chǔ)部分的壓力就會(huì)越大，如果我們不對(duì)其采取一定措施的話(huà)很容易造成房屋建筑事故，所以我們必須在設(shè)計(jì)中做好基礎(chǔ)部分優(yōu)化設(shè)計(jì)，也就使得建設(shè)成本增加。

（二）如何處理房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)備之間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系

給排水管道及電氣設(shè)備的設(shè)置可以使建筑物更完美地體現(xiàn)其功能。伴隨著高層和超高層建筑物的增加，所需要的給排水管道以及電氣設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)遞增，這么做的結(jié)果就是增加了建筑物的成本，對(duì)于房屋建筑的整體成本也會(huì)增加。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用途徑

（一）前期設(shè)計(jì)方案技術(shù)優(yōu)化

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑商為了能夠縮短工期，常常會(huì)要求設(shè)計(jì)人員能夠盡快給出設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致所設(shè)計(jì)出的方案不僅與其他建筑工程大同小異，還會(huì)出現(xiàn)細(xì)節(jié)問(wèn)題，造成工程造價(jià)的提升。在任何建筑工程中，前期的設(shè)計(jì)幾乎能夠決定工程施工和造價(jià)，因此需要從建筑工程的設(shè)計(jì)之初就需要注重技術(shù)優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要始終秉持技術(shù)優(yōu)化的理念，對(duì)每一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行造價(jià)估算，從而保證實(shí)際施工時(shí)，能夠起到降低成本的作用。

（二）計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們的生活和工作中得到普遍運(yùn)用，計(jì)算機(jī)能夠解決很多人力難以計(jì)算和解決的問(wèn)題，目前幾乎各行各業(yè)都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高效性和準(zhǔn)確性，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)優(yōu)化作用。人力難以計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)可以利用相應(yīng)的軟件和應(yīng)用進(jìn)行分析，并快速給出優(yōu)化結(jié)果。

（三）設(shè)計(jì)人員的主觀(guān)作用設(shè)計(jì)

人員不能完全依靠計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確性，因計(jì)算機(jī)主要是對(duì)死板的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，沒(méi)有思考功能，因此需要設(shè)計(jì)人員對(duì)房屋建筑工程的實(shí)際情況進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)具有高效計(jì)算的作用，設(shè)計(jì)人員則需要注重其他因素和處理突發(fā)狀況。當(dāng)設(shè)計(jì)方案確定后，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行核查，避免在施工中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。特別是建筑環(huán)境較為復(fù)雜的建筑環(huán)境，設(shè)計(jì)人員需要考慮房屋抗外作用力，房屋的抗壓性等。

（四）結(jié)構(gòu)細(xì)部?jī)?yōu)化工作

一般設(shè)計(jì)人員比較注重房屋建筑的主體結(jié)構(gòu)，其乃是主體框架，對(duì)其進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，能夠有效降低建筑造價(jià)。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該注重對(duì)基本構(gòu)建的優(yōu)化，如在矩形現(xiàn)澆板塊中，可以對(duì)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，加強(qiáng)對(duì)其的分析，從而避免其出現(xiàn)裂縫，提高施工質(zhì)量。

四、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意問(wèn)題

（一）房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)主要應(yīng)用于最初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中

前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定與建筑物項(xiàng)目本身的建筑成本直接相關(guān)，因此，如果前期設(shè)計(jì)過(guò)程中不使用房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，那么就有可能導(dǎo)致初期設(shè)計(jì)中就存在著建筑物合理性與可行性的問(wèn)題，這樣會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成本。因此，房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)在初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中就考慮運(yùn)用，這樣才能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最合理化要求，實(shí)現(xiàn)建筑物成本的最合理性。

（二）房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)更多的是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)細(xì)部的優(yōu)化工作

首先，除了房屋建筑的主體設(shè)計(jì)需要注重之外，對(duì)于結(jié)構(gòu)的一些基本構(gòu)件的精細(xì)設(shè)計(jì)也尤其有必要。比如進(jìn)行矩形現(xiàn)澆板塊的設(shè)計(jì)時(shí)，就需要進(jìn)行現(xiàn)澆板的合理分析，盡可能避免現(xiàn)澆板的拐角處裂縫出現(xiàn)。其次計(jì)算機(jī)時(shí)代的來(lái)臨實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)與設(shè)計(jì)理論相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題實(shí)際上已經(jīng)由一個(gè)工程實(shí)踐的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問(wèn)題。因此，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的掌握。

結(jié)束語(yǔ)：

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的在于實(shí)現(xiàn)建筑物的功能性與安全性，同時(shí)，盡可能保證建筑物的耐久性，在滿(mǎn)足房屋建筑的以上功能的同時(shí)，最大限度節(jié)約建筑成本是設(shè)計(jì)者的目標(biāo)。那么，就需要對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)使用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，這樣可以盡可能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與可行性。與此同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論也逐漸與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，工程實(shí)踐的問(wèn)題更多地轉(zhuǎn)化成為一種數(shù)學(xué)最優(yōu)解的計(jì)算問(wèn)題，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)更多地掌握計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，才能發(fā)揮計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。