建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

李彥賓

（萬榮縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理局，山西 萬榮 044200）

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

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是合理利用建筑材料自身的功能，通過不同的組合搭配來提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的性能，更好的滿足人們的生活需求。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅能夠完善房屋建筑原本功能，還能進(jìn)一步提升建筑的安全性和美觀性。同時(shí)，房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于降低建筑成本，維護(hù)建筑的經(jīng)濟(jì)效益也有著顯著作用。結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，能夠控制建筑材料的用量，降低材料采購成本，并通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，完善建筑的安全性能和抗震性能。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

2.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與建筑層數(shù)的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系

房屋建筑工程中，建筑層數(shù)與經(jīng)濟(jì)性成正比例關(guān)系。房屋建筑的房蓋只有一個(gè)，也就說明建筑層數(shù)越高，相應(yīng)的設(shè)計(jì)成本就越低；而基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)性之間存在反比關(guān)系，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)雖然也只有一個(gè)，但是隨著樓層的增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所需承受的荷載也將逐漸增大，所需的梁體結(jié)構(gòu)也會(huì)增多，相應(yīng)的設(shè)計(jì)成本也會(huì)不斷提高。

2.2 建筑用地面積與建筑層數(shù)的經(jīng)濟(jì)關(guān)系

只考慮建筑層數(shù)與用地面積之間的關(guān)系，建筑層數(shù)越多，相應(yīng)的占地面積也就越小，所造成的成本損耗越低。但是結(jié)合目前高層建筑的建設(shè)特點(diǎn)分析，高層建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)于室內(nèi)結(jié)構(gòu)空間的采光效果有著較高要求，所以在建筑用地規(guī)劃時(shí)，需要做好前期考察工作，以加強(qiáng)建筑的采光效果，一旦出現(xiàn)采光效果不佳，則會(huì)直接影響建筑的銷售和居住，進(jìn)而造成土地資源浪費(fèi)及成本流失。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)備間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系

房屋建筑設(shè)計(jì)中給排水管道及電氣工程至關(guān)重要，而現(xiàn)代房屋建筑設(shè)計(jì)主要以高層建筑為主，樓層的增高，相應(yīng)的各種類型的管道數(shù)量及電氣設(shè)備也會(huì)增多，這無疑會(huì)增加整體成本。

2.4 建筑結(jié)構(gòu)外觀與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要先考慮結(jié)構(gòu)的安全性能，之后再考慮結(jié)構(gòu)的美觀性和實(shí)用性，這樣才能促進(jìn)房屋建筑的銷售，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。而在考慮安全性能時(shí)，設(shè)計(jì)者們可以改變建筑的外形形態(tài)，如方形變成圓形，以加強(qiáng)建筑的穩(wěn)固性，并在此技術(shù)上，縮小建筑外墻面積，減少外墻裝飾材料及裝修成本的支出，在保證美觀性和實(shí)用性的基礎(chǔ)上，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用

3.1 整體與局部的優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)較為復(fù)雜的項(xiàng)目，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要注意的內(nèi)容有：一是設(shè)計(jì)過程中，充分考慮安裝、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)等子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，并在此基礎(chǔ)上開展優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。二是對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)中涉及的配件及材料予以優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保整體使用效率。三是調(diào)整房屋建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過模型建立調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)施工作業(yè)提供幫助。一般情況下，設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建需要從以下幾方面入手：

首先合理約束設(shè)計(jì)變量，加強(qiáng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，降低工作量。其次確定目標(biāo)函數(shù)值。一方面在滿足函數(shù)條件的基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)計(jì)算方法，確保目標(biāo)函數(shù)值的準(zhǔn)確性；另一方面在已經(jīng)確定約束條件的情況下，如強(qiáng)度、尺寸、應(yīng)力及彈塑性確定后，應(yīng)控制約束條件的應(yīng)用范圍，確保其滿足設(shè)計(jì)需求，提升設(shè)計(jì)方案的可行性。

3.2 主體上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

主體上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分為三部分，剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、磚混結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)考慮平面形心和結(jié)構(gòu)中心，注重兩者的重合性。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)通過合理計(jì)算方法的應(yīng)用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)墻體與剪力墻結(jié)構(gòu)的重合。在磚混結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，一方面對(duì)承重墻中可能出現(xiàn)的大洞口或錯(cuò)洞予以考慮，防止意外的發(fā)生；另一方面需對(duì)結(jié)構(gòu)柱及墻垛的長度以及層高實(shí)行合理規(guī)劃，保證空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。在框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要對(duì)柱距和柱網(wǎng)、結(jié)構(gòu)中部剛度及兩側(cè)剛度、柱截面和梁截面大小、樓梯四角位置等內(nèi)容予以綜合考良，以提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低倒塌帶來的危險(xiǎn)。

3.3 細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要先對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算及反復(fù)核查，避免誤差的生成。同時(shí)還應(yīng)按照現(xiàn)有的規(guī)范要求，分析結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的裂縫問題，然后采取合理控制措施，增強(qiáng)房屋建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，提高房屋建設(shè)質(zhì)量。

3.4 房屋結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)促進(jìn)建筑與平面之間的協(xié)調(diào)性，并通過保護(hù)措施的設(shè)置完善結(jié)構(gòu)布局，提升建筑的美觀性。同時(shí)，對(duì)于墻、柱等結(jié)構(gòu)，應(yīng)綜合考慮其平面功能，在優(yōu)化其性能的基礎(chǔ)上，簡化結(jié)構(gòu)特征，避免問題的產(chǎn)生。

3.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的確定

優(yōu)化設(shè)計(jì)中考慮的影響因素較多，且房屋建筑使用中所需的人力、物力、財(cái)力較大，所以在優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇和確定上，需在滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，注意以下兩點(diǎn)要求，以保證優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的合理性、可行性。一是要充分考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性，確保兩者的平衡，減少矛盾的產(chǎn)生，降低房屋建筑建設(shè)成本；二是明確科學(xué)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，增大其利用率，降低經(jīng)濟(jì)損耗。

4 結(jié)語

總之，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對(duì)于提高房屋建筑的安全性、實(shí)用性和美觀性有著重要作用。而且這也降低了房屋建筑建設(shè)中不良因素的影響，改進(jìn)了房屋建筑質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，提升了建筑的居住價(jià)值。