王友三

摘 要：伴隨著人們的物質(zhì)生活水平的不斷提升，對(duì)房屋建筑的需求水平也是提升，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在趨于多樣。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)多使用具有創(chuàng)新性的理念和方法，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)提升房屋的可靠性、科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性，提升房屋建筑的美觀度、實(shí)用度和安全度。文章以房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)中的主要問(wèn)題為研究對(duì)象，探討結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的使用策略，結(jié)合房屋設(shè)計(jì)實(shí)踐，分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，闡述了如何在當(dāng)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0156-02

在人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)生活水平下，對(duì)居住條件的需求水平也在不斷提高，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用地成本的增加，建筑及安裝成本的提升，諸多因素都影響著開發(fā)商的建設(shè)成本。為了還能獲得較為可觀的收益，同時(shí)達(dá)到顧客的要求，開發(fā)商就應(yīng)當(dāng)通過(guò)各種方式來(lái)降低工程成本。其中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的提出和應(yīng)用，能夠有效地分配各類資源，提升建筑空間合理度，同時(shí)降低工程成本，提升利潤(rùn)價(jià)值。

1 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與用地的關(guān)系

目前，越來(lái)越多的多層和高層建筑出現(xiàn)，建筑層數(shù)不斷增加的后果就是，單位建筑面積相應(yīng)分?jǐn)偟姆课菡嫉孛娣e的減少。同時(shí)，房屋層數(shù)增加的同時(shí)也增加了建筑高度，房屋建筑的間距也應(yīng)當(dāng)越來(lái)越大。因此，通過(guò)增加建筑層數(shù)的方式，并不會(huì)相應(yīng)成比例的節(jié)約用地面積。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)系

房屋建筑層數(shù)的增加直接影響著各項(xiàng)單位建筑工程的造價(jià)，同時(shí)又有所區(qū)分。比如屋蓋部分、建筑基礎(chǔ)部分、建筑承重結(jié)構(gòu)部分等均受到應(yīng)用。對(duì)于屋蓋部分來(lái)說(shuō)，任意層數(shù)的房屋都只需要一個(gè)屋蓋，房屋層數(shù)的增加并不會(huì)影響屋蓋的造價(jià)，相應(yīng)地，房屋層數(shù)的增加會(huì)降低屋蓋的單位工程造價(jià)。對(duì)于基礎(chǔ)部分來(lái)說(shuō)，房屋層數(shù)的增加也提升了對(duì)基礎(chǔ)的要求，基礎(chǔ)的負(fù)荷加大，相應(yīng)地就要提升基礎(chǔ)的承載能力。即使降低了基礎(chǔ)部分的單位面積造價(jià)，也不會(huì)像屋蓋一樣。對(duì)于承重部分來(lái)說(shuō)，承載結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)多方面，包括墻、柱、梁、板等等。層數(shù)的增加整體建筑應(yīng)當(dāng)具有更強(qiáng)的抗震能力和承載能力，因此單位面積的工程造價(jià)會(huì)相應(yīng)提升。

1.2.1 基礎(chǔ)部分的施工，是房屋建筑施工的首要工序，只有做好前期準(zhǔn)備工作的前提下，才能正式開展施工。一般涉及到以下幾個(gè)方面，施工現(xiàn)場(chǎng)的用水、用電，以及道路的修建、施工場(chǎng)地的平整。

1.2.2 在基槽的開挖過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)首先定好房位與軸線，根據(jù)基槽的寬度和放坡要求來(lái)確定基槽的開挖位置，槽邊的坡度設(shè)計(jì)要與當(dāng)?shù)氐耐寥蕾|(zhì)地、埋藏深度、地下水位等狀態(tài)相適應(yīng)。在開挖之后，要檢查基槽中土質(zhì)的具體狀況，根據(jù)基槽邊坡狀態(tài)的判斷塌方情況的發(fā)生概率；只有完成了原始的基槽深度設(shè)計(jì)要求的前提下，才能讓質(zhì)檢及設(shè)計(jì)部門開展檢查。

1.2.3 基礎(chǔ)埋深，按照鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)及施工的有關(guān)規(guī)定，在確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，一般按照以下規(guī)則。若未天然地基，則取建筑高度的1/15；若為樁基，則取建筑高度的1/18，特別的是埋置深度一般不包括樁長(zhǎng)。另外，對(duì)于地下空間也要做好利用規(guī)劃，以防止沉降的發(fā)生，并根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

1.3 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

房屋的層數(shù)直接影響著房屋的造價(jià)高低。這主要是因?yàn)閷訑?shù)的增加，會(huì)導(dǎo)致了墻體和柱體面積的增加，從而能夠提升結(jié)構(gòu)的自重，提高基礎(chǔ)和支柱的承載能力，還要相應(yīng)地增長(zhǎng)管線的長(zhǎng)度。因此，樓層數(shù)較低的建筑物不僅能夠相應(yīng)地減少材料和能源的使用，能夠提升建筑物的抗震能力，保證經(jīng)濟(jì)收益的客觀性。在地震多發(fā)的日本，這種高層住宅建筑物的發(fā)展勢(shì)頭很高，通過(guò)將混凝土注入到鋼管中，提升結(jié)構(gòu)整體的承載力，也能節(jié)約資源。在舉世矚目的香港的中國(guó)銀行的建設(shè)中，則是使用了巨形組合柱的方法進(jìn)行施工，取得了較高的經(jīng)濟(jì)收益水平?；炷翉?qiáng)度的提升、施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，組合結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始在高層建筑中取得良好的推廣應(yīng)用。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

在進(jìn)行房屋的設(shè)計(jì)過(guò)程中，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要注重應(yīng)用各類設(shè)計(jì)理念和方法，處理好房屋結(jié)構(gòu)在形勢(shì)、構(gòu)件尺寸、布局等方面的具體設(shè)計(jì)問(wèn)題，達(dá)到房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。還要配合好建筑方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在方案階段就應(yīng)當(dāng)處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。要注意的是，經(jīng)濟(jì)性并非僅僅是通過(guò)“抽”鋼筋、省鋼筋的方式，也不是要以降低結(jié)構(gòu)的安全性為代價(jià)，而是要在滿足結(jié)構(gòu)安全和基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)規(guī)范要求來(lái)配置相應(yīng)的“低值”配筋。伴隨著設(shè)計(jì)行業(yè)的不斷發(fā)展，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用各類優(yōu)化技術(shù)越來(lái)越常見，然而仍然存在很多亟待解決的問(wèn)題，值得設(shè)計(jì)人員認(rèn)真思考。

（1）房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)不能同時(shí)滿足整個(gè)工程的需求。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是一個(gè)多目標(biāo)問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在開展實(shí)際時(shí)，往往僅能滿足部分目標(biāo)的要求，而不能使整體工程效益最大化。一般情況下，計(jì)算機(jī)軟件可以作為一種有效的優(yōu)化工具，但同時(shí)無(wú)法將設(shè)計(jì)進(jìn)度、建筑功能等因素融入到軟件中去，也阻礙了優(yōu)化目標(biāo)最優(yōu)解的實(shí)現(xiàn)和求解。（2）房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)。部分房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在開展優(yōu)化工作中，都是從小處入手，就房屋結(jié)構(gòu)的尺寸和構(gòu)件的界面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而沒(méi)有從整體的視角開展優(yōu)化，沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)尺寸和構(gòu)件截面對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的影響。因此，在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要不單針對(duì)結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面進(jìn)行優(yōu)化，還要綜合考慮結(jié)構(gòu)的整體性功能，例如在確定房屋周邊的梁柱截面時(shí)，不能僅考慮配筋的額要求，還要兼顧整體結(jié)構(gòu)的抗扭能力，保證房屋建筑整體的安全性。（3）伴隨著人們不斷提升的房屋使用要求，給房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)更大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變量在增加。這就要求房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要高度重視對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的使用效率。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)算法嚴(yán)重落后，不能滿足最新的房屋優(yōu)化設(shè)計(jì)要求的情況下，促使設(shè)計(jì)人員結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，研發(fā)出更為新穎的算法，提升房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的有效性，推廣優(yōu)化技術(shù)的使用。endprint

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

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要應(yīng)用在兩大方面，一方面是房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)，另一方面是房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中又分為以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，在以上諸多方面的優(yōu)化中，還要考慮到選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等具體細(xì)節(jié)問(wèn)題，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求，從工程實(shí)際出發(fā)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)合。建筑物的設(shè)計(jì)通常從結(jié)構(gòu)的布置開始展開，只有定了結(jié)構(gòu)布置之后，才能結(jié)合相應(yīng)的負(fù)荷要求來(lái)確定具體的參數(shù)、材料的要求，這些數(shù)據(jù)分析不僅要借助于計(jì)算機(jī)，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合人工的測(cè)量和計(jì)算，經(jīng)過(guò)大量的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，才能做出最科學(xué)的判斷。這就要求相關(guān)的技術(shù)工作人員，要樹立積極工作、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，不斷提高自我的專業(yè)水平，在一定的技術(shù)的支持下，盡可能對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都做到詳細(xì)的記錄和分析，不忽視每一個(gè)環(huán)節(jié)，精準(zhǔn)的記錄，為以后的設(shè)計(jì)或者突發(fā)事故的處理，提供各項(xiàng)數(shù)據(jù)的可靠參考。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化處理的建筑抗震缺陷問(wèn)題。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在諸多方面都能起到積極作用，能夠降低工程建設(shè)成本，還能簡(jiǎn)化施工過(guò)程，增強(qiáng)建筑物的抗震能力水平。保證在各種外界環(huán)境的沖擊下都能保護(hù)好建筑物的安全性和功能性。即使是不可避免的惡劣的環(huán)境下，也能夠?qū)p失降低到最小，切實(shí)保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，降低經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

房屋建筑中最重要的一環(huán)即是房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給房屋建筑提供了支撐和保護(hù)的功能，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平影響著房屋建筑的質(zhì)量水平，影響著建筑物后期的使用情況。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要從設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法出發(fā)，積極改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化過(guò)程，從整體性角度出發(fā)，全方位地提升對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，改變過(guò)去傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)缺陷，改良房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)效性，不僅滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)生活要求，還要確保施工單位的經(jīng)濟(jì)收益問(wèn)題，促進(jìn)行業(yè)的整體發(fā)展。

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