房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

慕海濤

【摘要】通過科學(xué)合理的設(shè)計建筑整體結(jié)構(gòu)，可以確保建筑功能的發(fā)揮，并且有效的管控工程資金的投入，有著重要的意義。在優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需要明確最根本的目的，那就是提升建筑的功能性，確保整體質(zhì)量，在原有設(shè)計方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，為民眾的居住安全提供保障。筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗，探討了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化方法;房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法技術(shù)的應(yīng)用，可以對材料的性能進(jìn)行合理應(yīng)用，確保建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)能夠得到協(xié)調(diào)，并且能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求。同也可以對建筑方案進(jìn)行合理化決策，優(yōu)化技術(shù)是建筑設(shè)計“經(jīng)濟(jì)、安全、實用”等目標(biāo)實現(xiàn)的有效途徑。

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用步驟

1.1構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計算方案以及計算模型屬于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作來說，根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)構(gòu)建函數(shù)模型，進(jìn)而獲得最佳的答案。一般來說，模型的構(gòu)建分成兩個部分，第一是合理的選擇設(shè)計變量，這對于模型的構(gòu)建有著關(guān)鍵意義，同時變量的設(shè)計會直接影響參數(shù)的選擇。第二，明確相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。首先發(fā)現(xiàn)符合函數(shù)相關(guān)條件的最佳解，而后明確相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。相應(yīng)的約束條件包括：尺寸、應(yīng)力、強度以及彈塑性等等。在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的過程中，需要保障相應(yīng)的約束條件在規(guī)定的范圍中。

1.2得出優(yōu)化設(shè)計計算方案

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，相應(yīng)的優(yōu)化過程會受到約束條件以及變量參數(shù)的影響。所以，在后續(xù)的計算中，需要把相應(yīng)的約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌s束的條件，進(jìn)而確保優(yōu)化流程順利完成，同時還需要考慮相關(guān)變量因素，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)用科學(xué)合理的計算方法。根據(jù)相應(yīng)的優(yōu)化原則，把相應(yīng)的程序?qū)?，而后只需要在計算中輸入相?yīng)的數(shù)據(jù)信息，就能得到想要的結(jié)果。

1.3分析結(jié)果

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來說，分析結(jié)果屬于關(guān)鍵的步驟，通過詳細(xì)分析計算機的數(shù)據(jù)，能夠提煉出有效的信息，并且明確相應(yīng)的限制因素，從而更好的完成相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計工作。在建設(shè)相關(guān)建筑的過程中，需要分配較多得的財力、物力以及人力。優(yōu)化結(jié)構(gòu)的主要目的就是有效的降低相應(yīng)的指標(biāo)，并且保障建筑的實際質(zhì)量不會受到影響。所以，在建筑設(shè)計中需要注意這幾個方面：第一，需要協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)以及建筑技術(shù)之間的平衡點，削弱兩者之間的矛盾，并且在先進(jìn)科技的協(xié)助下降低經(jīng)費支出。第二，明確技術(shù)更新帶來的經(jīng)濟(jì)效益，技術(shù)的改進(jìn)能夠避免不必要的資金消耗，所以必須得到關(guān)注。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的運用

2.1局部優(yōu)化以及整體優(yōu)化

建筑設(shè)計都是具有復(fù)雜性以及層次性等特點。從層次性方面分析，包括安全設(shè)計體系、建筑結(jié)構(gòu)體系以及設(shè)計體系等方面的內(nèi)容。相應(yīng)的體系又涉及到多方面的下屬體系，在設(shè)計房屋建筑的過程中，設(shè)計者需要全面的優(yōu)化相應(yīng)的下屬系統(tǒng)，并且突破相應(yīng)布局之間的橫向關(guān)聯(lián)以及相應(yīng)的疊加工程。從復(fù)雜性層面進(jìn)行分析，一般涉及到結(jié)構(gòu)類型選擇、選取零部件以及選取合適的建筑材料等內(nèi)容。因此，在優(yōu)化房屋建筑的過程中，需要從整體層面進(jìn)行考慮。

2.2分階段優(yōu)化以及壽命優(yōu)化

對于項目工程來說，在相應(yīng)的使用年限中，相應(yīng)的環(huán)節(jié)都存在較多的設(shè)計方案可以進(jìn)行挑選，這樣可以有效優(yōu)化各個階段的方案。房屋設(shè)計人員需要根據(jù)相關(guān)階段的性質(zhì)來確定優(yōu)化方法，并且優(yōu)化整體工程的壽命，確保建筑的實際施工質(zhì)量，并且提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)方面的效益。

2.3優(yōu)化樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)可以劃分成預(yù)制樁以及灌注樁兩種。因為在實施施工中，灌注樁的質(zhì)量控制難度較大，而且相應(yīng)的操作時間較長，同時有著復(fù)雜的操作。因此，如果在符合沉降標(biāo)準(zhǔn)的前提下，需要應(yīng)用預(yù)制樁進(jìn)行后續(xù)的施工。同時，在一般情況下，樁基深入過程中，相應(yīng)的土壤摩擦力也會持續(xù)的提升，所以選擇較長的預(yù)制樁是十分必要的。

2.4優(yōu)化建筑的上部結(jié)構(gòu)

在優(yōu)化相關(guān)房屋建筑上部結(jié)構(gòu)中，需要構(gòu)建相應(yīng)的模型。首先需要設(shè)置合理的剪力墻，而后確保剪力墻是均勻質(zhì)量的，這樣才能確保樓層剛度中心點和樓層整體的結(jié)構(gòu)重心重合，避免風(fēng)力和地震對于結(jié)構(gòu)的破壞。在建筑房屋中，如果相關(guān)條件允許，需要進(jìn)行剪力墻大開間改造，通過提升剪力墻的墻肢長度，盡可能的減少混凝土的實際使用。同時，一般都是使用鋼材來制作剪力墻暗樁。如果，剪力墻比較大，則可以合理的減少鋼筋的數(shù)量，這樣可以有效的減少成本的消耗。如果建筑的條件并不允許，而且有著較高的抗震要求，那么構(gòu)建過大的剪力墻就是沒有必要的。

2.5協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在設(shè)計結(jié)構(gòu)的過程中，需要緊密配合整體平面以及整體結(jié)構(gòu)，這樣才能確保建筑的結(jié)構(gòu)和美觀相符合。建筑系統(tǒng)需要具備一定的簡潔性，不能出現(xiàn)支柱和墻體錯位的問題，相應(yīng)的截面和高度需要相通。在設(shè)計樓體過程中，需要關(guān)注自身受力比較大的區(qū)域，在這些區(qū)域使用強度較高的建材，在提升強度的同時，降低自重。整體則需要確保質(zhì)心、鋼心以及重心的交疊，避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題。

2.6協(xié)調(diào)排水系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對于房屋建筑中的排水系統(tǒng)來說，包括許多機械設(shè)備，對于荷載強度以及荷載能力的要求就比較高。因此，需要設(shè)置在地下室部分，并且確保預(yù)留深度以及預(yù)留尺寸符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時需要加固樓板的鉆孔位置。相應(yīng)的水平方向管線可能出現(xiàn)貫穿梁柱的情況，需要避免這種情況的發(fā)生。如果管道必須穿過承重墻，則需要加固墻體。整體上需要確保管道網(wǎng)和結(jié)構(gòu)設(shè)置的協(xié)調(diào)性，并且避免出現(xiàn)繞柱和繞梁的情況。

除此之外，還需要確保電氣優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的協(xié)調(diào)，對于房屋建筑來說，電梯部分的空洞比較多，有著較多的建筑構(gòu)建，所以需要對電梯部分的建筑進(jìn)行詳細(xì)計算和分析，確保設(shè)計方案的安全性以及合理性，保障質(zhì)量符合要求[4]。

結(jié)論：

綜上所述，對于房屋建筑來說，在結(jié)構(gòu)方面的資金投入比例比較高，有著較大的比例，通過充分的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，不僅能夠確保房屋建筑的安全性，還能降低項目的資金投入，并且促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。設(shè)計人員需要進(jìn)行精確的計算以及細(xì)致的規(guī)劃，優(yōu)化建筑的整體結(jié)構(gòu)，從而提升施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]佟月強，郝明.試論結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè).2012（08）

[2]孫有果.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用探討[J].科技致富向?qū)?2011（26）

[3]鄭智垚，樂肖軍.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2011（04）