房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中優(yōu)化技術(shù)應用分析

李福祿

（阿克蘇四方建筑設計院有限公司， 新疆 阿克蘇 843000）

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)及存在的問題

1.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

1） 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計，一般來說，結(jié)構(gòu)設計的方法是根據(jù)不同設計要求給出初步設計方案，然后利用力學知識進行分析，使其剛度、穩(wěn)定性、承載力、尺寸等滿足規(guī)范的強制性或結(jié)構(gòu)性要求。所有的結(jié)構(gòu)設計方案都可以用一些設計變量和一些給定的參數(shù)來表示，這些參數(shù)隨設計方案的變化而變化。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計是設計人員根據(jù)自己的設計經(jīng)驗或參照已完成的類似設計案例，確定基本設計方案，然后從剛度、穩(wěn)定性、承載力等方面進行計算、計算或校核，一般只要能滿足規(guī)范要求。其實，這只是可行的設計，即傳統(tǒng)設計?？尚械氖腔诎踩?，但不是“最優(yōu)”。

2） 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計是為了滿足各種設計規(guī)范或某些特殊需要，通過對各種方案的反復比較，最終達到結(jié)構(gòu)設計的最佳方法。工程結(jié)構(gòu)設計對提高工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益和功能具有重要的現(xiàn)實意義。在結(jié)構(gòu)設計中，可以通過方案優(yōu)化或細化優(yōu)化來消除不安全和無效的成本。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不會降低，有時更為合理，或整體結(jié)構(gòu)更為堅固。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計要求用優(yōu)化方法對所有設計方案進行搜索，從中得到最優(yōu)方案，然后進行后續(xù)施工圖設計。同時，結(jié)構(gòu)設計是一種技術(shù)行為，它對專業(yè)知識有著強烈的需求，并能找出經(jīng)濟合理的方案。這些可選方案都要求達到規(guī)范規(guī)定的最低限度，避免浪費，減少財力和人力，控制成本。

1.2 存在的問題

1） 框架設計問題，框架設計可分為橫向結(jié)構(gòu)設計和縱向結(jié)構(gòu)設計，但設計人員在框架結(jié)構(gòu)設計中往往注重橫向框架結(jié)構(gòu)設計，而忽略了縱向框架結(jié)構(gòu)設計的重要性，導致框架結(jié)構(gòu)承載力不足?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的水平和豎向承載力是框架結(jié)構(gòu)水平和豎向承載力的主要來源。如果一方設計有缺陷，整個框架結(jié)構(gòu)的承載力將不足。當遇到地震等突發(fā)性自然災害時，將無法承受巨大的壓力，導致框架整體穩(wěn)定性失衡，從而危及人民生命財產(chǎn)安全。

2） 基礎設計問題，住宅基礎設施的設計關系到整個建筑的穩(wěn)定性和使用壽命。一些設計人員在房屋基礎設施設計中缺乏重視，沒有對施工現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境進行實地勘察，僅依靠有關部門提供的資料和自身的設計經(jīng)驗進行房屋基礎設施設計，造成設計上的差異因此，方案和實際施工情況降低了基礎設施設計的質(zhì)量。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化分析

2.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)前期的技術(shù)優(yōu)化

在建筑施工前期，對建筑結(jié)構(gòu)設計進行大量優(yōu)化，前期設計方案將直接決定建筑施工成本，因此在施工前，對建筑設計進行科學評價，在滿足相關建筑合理性要求后，對建筑結(jié)構(gòu)進行相關優(yōu)化，提高建筑結(jié)構(gòu)性能，延長建筑使用壽命。早期結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計需要注意的幾個問題。首先，要注意前期參與的關系，對前期投資與前期設計方案進行比較。這兩者之間經(jīng)常有一些問題。許多房屋設計師沒有將前期參與的設計結(jié)構(gòu)優(yōu)化納入其中，從而影響后期的設計效果。

2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路

除了房屋的功能可靠性和安全性外，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化中還應考慮房屋的美觀性，盡可能滿足設計要求。運用現(xiàn)代科學的需求描述，通過科學的數(shù)學方法，對建筑設計方案進行集優(yōu)化，最后從多個方案中選出最合適的方案，對相關建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。優(yōu)化需要考慮以下幾個方面：優(yōu)化建筑層數(shù)和住宅用地面積；優(yōu)化建筑層數(shù)和分布部分多幢建筑；優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)與建筑設備的關系。

2.3 基坑施工技術(shù)優(yōu)化

基礎施工在施工中非常重要，基坑施工技術(shù)對基礎施工有很大的影響。對于實際工程施工，相關施工單位要特別注意基坑施工技術(shù)，需要在實際施工中進行有效的支護。同時，對工程進行合理、科學的檢查，在這個過程完全符合國家有關標準后，才能進行下一階段的施工。為了更好地利用基坑施工技術(shù)，應建立相關的法律法規(guī)。所使用的基坑方案在使用前應在各級進行審查和檢查。

2.4 底部加強部位進行優(yōu)化設計

對房屋建筑來講其重要的支撐就是剪力墻。因此，在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計的時候，應該注意滿足以下需要：首先保證剪力墻擁有比較大的高度值，這個較大的高度值應該為底部兩層高度以及嵌固部位的12.5%；其次，如果在地下室頂板處進行剪力墻的嵌固，必須要保證在發(fā)生地震的情況其不會對其它層進行影響，還需要對其進行邊緣約束。

3 結(jié)語

人們對整棟房子的優(yōu)化設計要求急劇上升。它是一種結(jié)合實際，運用設計理論和概念，以概念為主線貫穿整個設計過程的設計方法。通過整體設計理念，將理論與實踐相結(jié)合，將感性與理性相結(jié)合，才能完成整個設計。住宅建筑有許多設計理念。對該方案進行優(yōu)化，不僅可以節(jié)約工程造價，而且便于施工操作。