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

摘 要 房屋質(zhì)量一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，在我國(guó)人口密度高的情況下，房屋建筑的質(zhì)量問題影響范圍更加廣泛，嚴(yán)重威脅到周邊百姓的生命和財(cái)產(chǎn)安全。在滿足人們對(duì)房屋建筑質(zhì)量要求的同時(shí)，施工單位也可以適當(dāng)?shù)亟档统杀緛?lái)提高經(jīng)濟(jì)效益，二者在某種程度上是一種負(fù)相關(guān)的關(guān)系，需要在兩者之間找到平衡點(diǎn)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)，能夠在保證工程質(zhì)量的前提下，降低施工成本，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù)

1房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的內(nèi)容

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的本質(zhì)就是在確保房屋建筑的質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，通過優(yōu)化技術(shù)來(lái)降低成本，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)包含整體優(yōu)化和細(xì)節(jié)優(yōu)化，整體優(yōu)化是對(duì)整體的設(shè)計(jì)過程的一個(gè)優(yōu)化，細(xì)節(jié)優(yōu)化指的是對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)中的一些子結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和對(duì)主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等。在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，一般采用從整體到局部的思路，先對(duì)整體進(jìn)行優(yōu)化，然后將子結(jié)構(gòu)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分重點(diǎn)進(jìn)行拆分和優(yōu)化，最終達(dá)到整體設(shè)計(jì)最優(yōu)的目標(biāo)[1]。

2房屋建筑與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

房屋建筑的安全性與經(jīng)濟(jì)性呈負(fù)相關(guān)，如果想要提高房屋建筑的安全性和穩(wěn)定性，就要使用更好的材料，更先進(jìn)復(fù)雜的工藝和更加優(yōu)秀的工人和設(shè)備，這都極大地提升了成本，經(jīng)濟(jì)性將大打折扣。

對(duì)于房屋建筑來(lái)講，安全性永遠(yuǎn)需要排在第一位。劣質(zhì)的房屋建筑不僅僅威脅到周邊的人群的生命和財(cái)產(chǎn)安全，還給社會(huì)帶來(lái)了不穩(wěn)定因素。在建筑行業(yè)高速發(fā)展的今天，樓房的高度越來(lái)越高，建筑速度也越來(lái)越快，房屋安全造成的影響和破壞力也更加難以估量。因此，施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益雖然重要，但是絕不能降低建筑的安全性，在保證安全性的基礎(chǔ)上再進(jìn)行優(yōu)化以提高經(jīng)濟(jì)性[2]。

3結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 重視概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的分析

房屋建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的工作原理是利用電腦對(duì)房屋的實(shí)際情況進(jìn)行模擬，這種模擬工作只需要將初始的設(shè)計(jì)方案輸入其中，然后設(shè)定一定的約束條件，在約束條件的框架內(nèi)，通過改變其他的變量，來(lái)分析出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作通常是以房屋結(jié)構(gòu)的安全性作為約束條件，也即建筑性能指標(biāo)。在確定性能指標(biāo)后，根據(jù)建筑所處的地理位置，抗震烈度、基本風(fēng)壓、建筑的平面布置、使用功能等已知條件，選擇合理的房屋結(jié)構(gòu)，如框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒、筒中筒等結(jié)構(gòu)體型。此外，根據(jù)實(shí)際情況考慮是否采用隔震、減震等設(shè)計(jì)手法，從而設(shè)計(jì)出更加符合建筑使用要求的房屋結(jié)構(gòu)類型。

3.2 應(yīng)重視具體構(gòu)件的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，具體構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)也十分重要。在選定結(jié)構(gòu)類型的基礎(chǔ)之上建立結(jié)構(gòu)模型，在滿足建筑安全的基礎(chǔ)之上合理選用計(jì)算參數(shù)，根據(jù)初步選用的參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)初算，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)真地調(diào)整。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的構(gòu)件設(shè)計(jì)還可以參考減震隔震的原理，對(duì)一些受力體系進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以達(dá)到合理經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。如在一些山地建筑中，地下室的設(shè)置往往會(huì)有一側(cè)的外墻填土較低或與外界相通，可設(shè)置一些地下排水設(shè)施來(lái)解決地下水的水位問題，從而降低地下室的建設(shè)成本。但此技術(shù)的使用是有一定條件的，盲目使用可能會(huì)帶來(lái)不利影響，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮工程的條件再確定是否使用。

3.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體步驟

（1）方案階段優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

①根據(jù)建筑功能、建筑高度、設(shè)防烈度及風(fēng)荷載情況等條件確定結(jié)構(gòu)體系。②查看地勘報(bào)告、安評(píng)報(bào)告是否滿足設(shè)計(jì)需要，提出優(yōu)化方案。③初步確定基礎(chǔ)選型，確定地下室及地上結(jié)構(gòu)是否需設(shè)置伸縮縫或防震縫。④確定地下室柱網(wǎng)、地下室層高，基本確定地下室各層的樓蓋選型。⑤確定上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的布置。⑥對(duì)于影響使用功能及降低品質(zhì)的建筑布置提出合理意見，并反饋給相關(guān)部門。⑦對(duì)項(xiàng)目各部分的結(jié)構(gòu)體系（非常規(guī)部分）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，給出結(jié)論及提供具體建議。

（2） 擴(kuò)初階段優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

①確定基礎(chǔ)選型、地下室樓蓋選型及其合理性與經(jīng)濟(jì)性，確定上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置。②確定建筑材料的使用（混凝土標(biāo)號(hào)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)及砌體填充墻的材料）。③對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行優(yōu)化，做好優(yōu)化記錄并形成報(bào)告。

（3） 施工圖設(shè)計(jì)階段服務(wù)流程

①制訂項(xiàng)目各部分結(jié)構(gòu)統(tǒng)一技術(shù)措施（用于指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)）。②組織公司結(jié)構(gòu)技術(shù)力量解決施工圖設(shè)計(jì)過程中的結(jié)構(gòu)技術(shù)問題。③減少施工圖“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題，減少不必要的施工返工，減小施工管理強(qiáng)度，降低造價(jià)及縮短工期。④確保工程材料用量及總結(jié)構(gòu)造價(jià)降到最低。⑤確保房屋質(zhì)量滿足國(guó)家規(guī)范及地方要求，并通過施工圖審查。

4房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用過程中注意的問題

建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)盡量在設(shè)計(jì)的前期提出，提前投入人力物力對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，制訂科學(xué)合理的總體建設(shè)規(guī)劃，有利于項(xiàng)目?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的推進(jìn)。

在實(shí)際的優(yōu)化過程中，設(shè)計(jì)人員要充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)人力計(jì)算的不足。此外，在實(shí)際的施工過程中情況較為復(fù)雜，不能將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作簡(jiǎn)單地看成是軟件模擬和數(shù)學(xué)題，也不能只看上部結(jié)構(gòu)的單位含鋼量。如果脫離了實(shí)際，建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)用性和指導(dǎo)意義都會(huì)大相徑庭，優(yōu)化方案將會(huì)變成一紙空談。

最后要注意的問題就是，很多技術(shù)人員習(xí)慣對(duì)整體的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行優(yōu)化而忽視細(xì)節(jié)的優(yōu)化，這是因?yàn)檎w的優(yōu)化能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省10%～25%的設(shè)計(jì)成本，相比之下細(xì)節(jié)優(yōu)化的效果不夠顯著且更加麻煩，細(xì)節(jié)優(yōu)化需要將子結(jié)構(gòu)單獨(dú)提取進(jìn)行分析和優(yōu)化，極大地增加了工作量。然而，房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)就是由各種各樣的子結(jié)構(gòu)組合而成的，做好子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也能夠節(jié)省一筆可觀的款項(xiàng)。因此，整體優(yōu)化和子結(jié)構(gòu)優(yōu)化都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要組成部分，都應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計(jì)人員的重視。

5結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于設(shè)計(jì)單位而言，為了適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，就需要提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，引入概念優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證房屋建筑質(zhì)量的前提下節(jié)省成本。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠提升設(shè)計(jì)單位的競(jìng)爭(zhēng)力，在復(fù)雜多變的市場(chǎng)環(huán)境中站穩(wěn)腳跟，更好地服務(wù)于我國(guó)的建筑行業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉瑞曉.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2018，（02）：56-57.

[2] 胥曉睿.預(yù)制裝配式高層住宅設(shè)計(jì)與綠色施工[J].建筑施工，2016，（1）：97-99.

作者簡(jiǎn)介

吳志華（1984-），男，江西省南昌市人;學(xué)歷：碩士研究生，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師。