關(guān)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的探討（2）

許文鵬

摘 要：房屋自古以來就在國人心中占據(jù)著重要的地位，房屋的美觀度、安全性、舒適性一直是人們追求的目標(biāo)。隨著近幾年來我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民的生活水平不斷提高，對房屋建筑的要求也不斷提升，對商品房的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量也尤為關(guān)注。因此在房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，需要不斷總結(jié)以往設(shè)計中的不足，不斷進(jìn)行完善和改進(jìn)，在設(shè)計中積極應(yīng)用新技術(shù)和新工藝，以從設(shè)計層面提高房屋建筑的質(zhì)量。

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

1 引言

目前，我國經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展都非?？?，人們生活質(zhì)量大幅提高，對于建筑的實用性和安全性有了更高的要求，在設(shè)計過程中，還需兼顧經(jīng)濟(jì)性與美觀性，符合人們的審美要求。然而，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，很多設(shè)計方案很大程度上是為了提高建設(shè)施工效率，進(jìn)而保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過運用建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，可以更好地提高安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性，從而使建筑結(jié)構(gòu)更加的美觀。本文從當(dāng)前我國的房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面展開深入研究和分析，以促進(jìn)建筑工程領(lǐng)域更加快速的發(fā)展。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的作用

2.1 提高房屋建筑的安全性

房屋建筑的安全性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要考慮因素。隨著我國建筑行業(yè)相關(guān)規(guī)范的不斷完善及建筑結(jié)構(gòu)受力分析軟件的應(yīng)用，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了可靠的技術(shù)支持。在對建筑的建筑成本、美觀度、舒適度等方面進(jìn)行優(yōu)化時，都需要及時對不滿足安全要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行修正和優(yōu)化，將確保安全性作為前提。

2.2 降低工程造價

利潤是企業(yè)生存和發(fā)展不可缺少的條件，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系到建筑的工程造價，如果一味追求安全性，使建筑很多結(jié)構(gòu)的安全性能遠(yuǎn)高于需要值，都會導(dǎo)致在建設(shè)過程中消耗更多的費用。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在保證安全的基礎(chǔ)上，還要通過優(yōu)化設(shè)計，使建筑結(jié)構(gòu)的分布和形式更合理，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的性能，有效減低建筑成本，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過優(yōu)化可以使建筑的成本較初始設(shè)計降低約20%。

2.3 提高了房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性

房屋建筑不僅僅用于居住，房屋的采光能力、采暖、水壓、電梯等因素會極大影響人們的居住體驗，也就直接影響了人們的購買欲望。這也是當(dāng)前不少樓盤銷售狀況不達(dá)預(yù)期的重要原因之一。當(dāng)前企業(yè)購地成本較大，為了盡可能獲得最大利潤，往往忽視一些人們注重的因素，使樓房盡可能密集、樓層盡可能多，然而如果因此居住不舒適，這反而會使樓盤的經(jīng)濟(jì)性降低。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)綜合考慮多種因素，使樓層層數(shù)、樓盤占地面積、土地利用率等通過不斷優(yōu)化達(dá)到最優(yōu)，使土地資源為企業(yè)創(chuàng)造出最大的效益。

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

房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是一項復(fù)雜的工程，可以分為結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化和房屋分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，從建筑的宏觀角度進(jìn)行總體優(yōu)化，可以使土地資源的利用率最優(yōu)化，房屋分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以細(xì)分為房屋的基礎(chǔ)部分、主體結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、圍護(hù)及結(jié)構(gòu)細(xì)部部分，具體到建筑結(jié)構(gòu)的形式、材料、布置方式、受力、成本等。從發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的不足之處或不斷對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的子結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)通過合理的布局和選型等手段，更加充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的性能，在確保建筑的安全性的基礎(chǔ)上，降低建筑的工程造價。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化方法

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是指房屋建筑的整體構(gòu)造與部分構(gòu)造的設(shè)計兩個部分，這兩個部分相互依賴相輔相成，互為條件缺一不可。而建筑部分的設(shè)計優(yōu)化包含很多內(nèi)容，諸如屋頂?shù)脑O(shè)計優(yōu)化、框架的設(shè)計優(yōu)化、基礎(chǔ)的設(shè)計優(yōu)化、維護(hù)優(yōu)化等。這就需要工程技術(shù)人員運用所學(xué)專業(yè)認(rèn)真思索、精心設(shè)計，在每一具體項目的設(shè)計過程中，不但要保證結(jié)構(gòu)的安全性和適用性，還應(yīng)當(dāng)有效控制成本。智慧來源于實踐，要實現(xiàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計優(yōu)化，設(shè)計人員有必要親自到擬建項目場地實地考察論證，掌握項目相關(guān)的第一手資料，做到心中有數(shù)，并在設(shè)計中充分考慮現(xiàn)場條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。比如，在建筑材料的選擇上，除滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性要求及建筑功能設(shè)計要求外，盡可能結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)條件及市場條件進(jìn)行合理選取。再比如，當(dāng)遇到較為復(fù)雜的地質(zhì)條件時，設(shè)計人員也要結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕l件，采取合理可行的基礎(chǔ)設(shè)計方案。這樣，設(shè)計出來的建筑才能在施工中少發(fā)生問題，確保項目的順利實施，從各方面保證建設(shè)項目的安全性，并盡可能節(jié)約成本，滿足項目的投資要求。

4.2 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計步驟

房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計主要是從三個具體的步驟來進(jìn)行。（1）選擇合理的設(shè)計變量參數(shù)在建筑設(shè)計的過程中，需要將所有對建筑結(jié)構(gòu)影響的參數(shù)作為設(shè)計變量來考慮。比如目標(biāo)控制參數(shù)、約束控制參數(shù)等，此外，還有很多的變量參數(shù)并不能給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來較大的影響，變化也不是很大，對于局部設(shè)計存在有一定要求的參數(shù)，設(shè)計過程中通常會預(yù)定參數(shù)來表示，從而可以將設(shè)計工作量以及編制程序工作量大幅減少，提高了工作效率以及工作質(zhì)量。（2）確定目標(biāo)函數(shù)在開始結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之前，需要從當(dāng)前的建筑設(shè)計方案中選擇一個與實際要求相符合的截面尺寸設(shè)計方案，同時還要進(jìn)行失效概率的計算，以選擇出性能最佳，且造價最低的設(shè)計方案。（3）確定約束條件房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)該確保其結(jié)構(gòu)可以滿足穩(wěn)定性與牢固性的要求，從而可以更加精確的確定約束基本條件，設(shè)計優(yōu)化需要考慮的是應(yīng)力約束、強(qiáng)度約束、結(jié)構(gòu)尺寸約束以及結(jié)構(gòu)體系的約束等等方面，要在設(shè)計中充分考慮這些約束基本條件，將其處于最佳狀態(tài)之下。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，需對所有約束條件進(jìn)行綜合考慮，并且與實際情況進(jìn)行比對和分析，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠滿足所有約束條件，以使得設(shè)計方案實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計。

4.3 確定計算優(yōu)化方案

從建筑結(jié)構(gòu)的可靠性方面出發(fā)，分析建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中需要考慮到約束性與非線性優(yōu)化的問題，綜合考慮多重變量參數(shù)，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算中，約束優(yōu)化問題需要逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束優(yōu)化問題，結(jié)合工程的實際情況，以及具體的要求來選擇使用合理的建筑與優(yōu)化設(shè)計計算方法，以確保最終的計算結(jié)果更加具有合理性。

4.4 節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化必須以綠色建筑思維理念為前提和基礎(chǔ)，設(shè)計人員要正確運用結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。具體方法包括：第一，要結(jié)合項目所處的地理位置、氣候條件和所在地城市規(guī)劃的具體情況，有的放矢地選擇建筑的朝向，這么做不僅可使住戶有好的采光照射，也為室內(nèi)通風(fēng)營造了溫暖溫馨的良好環(huán)境，可謂是一舉多得；第二，要統(tǒng)籌兼顧，不能只顧建筑的美觀而不考慮座向風(fēng)向，只要設(shè)計科學(xué)合理，則會有效降低室內(nèi)熱量損耗，實現(xiàn)高效節(jié)能的最佳效果；第三，要采取優(yōu)化措施，完善房屋建筑的維護(hù)工作。對屋頂、門和窗戶等要提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在面對陽光一側(cè)，窗面積可適當(dāng)擴(kuò)大，有條件的也可增加窗戶數(shù)量，這種設(shè)計方式會提升室內(nèi)的采光度。在背光一側(cè)，可適當(dāng)減少窗的面積或數(shù)量，避免熱量過多散失，以利節(jié)能。

5 結(jié)束語

隨著人們生活水平的提高，人們對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求越來越高，同時，工程項目的技術(shù)和施工難度逐漸增大。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要通過優(yōu)化技術(shù)不斷的對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行完善。設(shè)計人員要注重自身素質(zhì)的培養(yǎng)，運用先進(jìn)的設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計，并且加強(qiáng)與施工人員的溝通與交流，將優(yōu)化技術(shù)完全應(yīng)用到設(shè)計中去，從而更好的解決問題，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃真錚.房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計及施工技術(shù)應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2017（12）：58+106.

[2] 嚴(yán)寧.房屋建筑工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（36）：86.

[3] 夏勇，蔡亮.住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題與應(yīng)對研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（36）：90.