付微

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，符合可持續(xù)發(fā)展觀以及建筑行業(yè)的發(fā)展需求，可以提高房屋建筑的安全性與美觀性，發(fā)揮建筑材料的最優(yōu)性能，同時(shí)還能降低房屋建筑工程的成本，提高房屋建筑的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，牽涉到了建筑的整體優(yōu)化與局部?jī)?yōu)化，是一個(gè)系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)優(yōu)化工程，因此，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法是必要的，并且還需要進(jìn)行深入的研究。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TU318

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的理論分析

站在理論層次來(lái)看，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，要充分考慮到安全性以及可靠性在建筑整個(gè)過(guò)程的發(fā)展和體現(xiàn)。與此同時(shí)，還要盡可能的保證建筑物的設(shè)計(jì)美觀和結(jié)構(gòu)合理。因此要想達(dá)到這些目標(biāo)，需要不斷的對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的分析設(shè)置，并對(duì)計(jì)算方式進(jìn)行合理的選擇，以便能夠更好的滿足當(dāng)前的既定目標(biāo)。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，想要對(duì)房屋工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，就需要從圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及屋蓋系統(tǒng)和其他細(xì)節(jié)部分進(jìn)行考慮。采取合理的方法對(duì)其造價(jià)以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行整理的安排優(yōu)化，不斷實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性以及安全性目標(biāo)的達(dá)成。為了更好的適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要充分創(chuàng)新，不斷提高設(shè)計(jì)的特殊性以及新穎性。從對(duì)稱性以及獨(dú)特性的角度出發(fā)，對(duì)建設(shè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的修改完善，并運(yùn)用實(shí)際所學(xué)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)架的合理布置，避免使用轉(zhuǎn)換層機(jī)構(gòu)。對(duì)不規(guī)則建筑設(shè)計(jì)的原則要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚砼c使用，從根本上完善設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的整體優(yōu)化。

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

2.1對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1.1磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

在方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)，承重墻上不宜采用較大洞口、錯(cuò)洞等不利情況。另外洞口兩側(cè)的墻垛長(zhǎng)度、構(gòu)造柱的設(shè)置及相關(guān)構(gòu)造措施均應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。建筑的層數(shù)及層高不宜突破規(guī)范的相關(guān)要求。且不宜采用混合承重的結(jié)構(gòu)體系，避免出現(xiàn)傳力不明確、結(jié)構(gòu)計(jì)算不清晰的情況。

2.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

在剪力墻的結(jié)構(gòu)方案布置過(guò)程中，宜使結(jié)構(gòu)的重心與建筑平面的形心重合，從而避免結(jié)構(gòu)剛度在平面上分布不均勻。剪力墻墻體宜和建筑隔墻重合，在保證結(jié)構(gòu)計(jì)算的安全性的前提下，提高建筑空間的利用率及使用的舒適度。另外避免墻體長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短保證墻體的穩(wěn)定性，并且可以減少墻肢的數(shù)量，降低施工難度，節(jié)約混凝土、鋼筋、模板等材料。剪力墻宜從下至上連續(xù)設(shè)置，避免剪力墻懸空、重疊、錯(cuò)位等不利情況。在剪力墻結(jié)構(gòu)的上部構(gòu)造配筋的墻體可以考慮減小墻體的厚度從而降低剪力墻的配筋率，提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)型。

2.1.3框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

在框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案布置過(guò)程中，宜和結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)合起來(lái)，確定柱網(wǎng)、柱距，合理的柱網(wǎng)及柱距可以使結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)型得到保障：整體平面布局上宜降低建筑中部的剛度（即減小梁、柱截面），增大建筑兩側(cè)剛度（即增大梁、柱截面），可避免扭轉(zhuǎn)過(guò)大，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體抗震性能：框架梁、柱的截面不宜過(guò)大或過(guò)小，否則會(huì)造成材料的浪費(fèi)，截面過(guò)大不但會(huì)影響觀感，在特殊位置也會(huì)影響到空間的使用性：梁、柱中線盡量重合，若梁柱中線距離過(guò)大，可考慮梁加腋減少偏心。角柱宜適當(dāng)增大截面，且樓梯間四角宜設(shè)置框柱，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。

2.1.4鋼筋混凝土樓板的優(yōu)化措施

宜區(qū)分雙向板、單向板及跨度確定樓板的厚度。樓板過(guò)厚容易增加結(jié)構(gòu)自重，造成梁、柱內(nèi)力過(guò)大，導(dǎo)致梁、柱截面及配筋增大，同時(shí)，樓板太薄影響使用者的舒適度感受，所以確定合適的板厚不僅能降低造價(jià)，也可保證使用的舒適度。對(duì)于開(kāi)間較大的樓板可采用新空心樓蓋技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。

2.2建筑結(jié)構(gòu)建材的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)工程造價(jià)統(tǒng)計(jì)，采用高強(qiáng)度的建材對(duì)工程造價(jià)的降低是有顯著作用的。采用高強(qiáng)度的材料，可以降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面，給結(jié)構(gòu)專業(yè)足夠的設(shè)計(jì)空間。另外成品預(yù)制構(gòu)件在工程中占的比重越大，施工的便捷性和經(jīng)濟(jì)型也得以保證。

3、提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

3.1結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)

3.1.1選擇變量

設(shè)計(jì)師在實(shí)施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，能夠把所有影響設(shè)計(jì)方案的數(shù)值作為設(shè)計(jì)變量，比如項(xiàng)目目標(biāo)控制參數(shù)與限制參數(shù)等。假如設(shè)計(jì)師選取影響原因少或者改變的幅度相對(duì)小的參數(shù)作為變量，將會(huì)使房屋建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和編程等方面工作的難度降低，幫助設(shè)計(jì)師找到滿足設(shè)計(jì)需求和目標(biāo)的有關(guān)數(shù)據(jù)。

3.1.2確定目標(biāo)函數(shù)

在實(shí)施構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，相關(guān)人員一定要找尋一組可以滿足有關(guān)預(yù)定條件的截面相關(guān)幾何尺寸、鋼筋的截面積和相關(guān)的失效概率函數(shù)，達(dá)到項(xiàng)目造價(jià)最小化。

3.1.3確定約束條件

對(duì)于房屋構(gòu)造的設(shè)計(jì)優(yōu)化而言，一定要保證結(jié)構(gòu)的可靠度，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)有關(guān)的約束條件實(shí)施相關(guān)的確定。設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束條件關(guān)鍵包含約束裂縫寬度、約束結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、約束尺寸、約束構(gòu)件單元、約束應(yīng)力、約束結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、約束可靠指標(biāo)到約束確定性條件和從正常應(yīng)用極限狀態(tài)下的彈性約束到最后極限狀態(tài)的彈塑性限制等約束條件。在實(shí)施構(gòu)造設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)目標(biāo)約束條件和現(xiàn)實(shí)的約束條件實(shí)施相關(guān)的對(duì)比和分析，在保證各個(gè)約束條件都一定要滿足有關(guān)要求，以完成最好的設(shè)計(jì)。

3.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直接影響到房屋構(gòu)造的整體作用與穩(wěn)定，所以在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要全面運(yùn)用建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。對(duì)地基地質(zhì)、樁基種類、基礎(chǔ)構(gòu)造等方面的設(shè)計(jì)實(shí)施全面地控制，科學(xué)確定樁基項(xiàng)目的方式，掌握樁身長(zhǎng)度與直徑，優(yōu)化基礎(chǔ)構(gòu)造的方案，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)與資金投入的平衡點(diǎn)進(jìn)行確定。在全面實(shí)施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提高與確保房屋整體構(gòu)造強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.3對(duì)程序問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)確定設(shè)計(jì)變量以及目標(biāo)函數(shù)和約束條件從而實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算方法的合理選擇，最終不斷的實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化活動(dòng)。而在優(yōu)化過(guò)程中，還需要對(duì)對(duì)相關(guān)程序進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以便于能夠更好的對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的任何一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行運(yùn)算，確保設(shè)計(jì)方案的合理性。

結(jié)語(yǔ)：

分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，可以得知，其對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用是無(wú)法取代的。因此，選擇合理的優(yōu)化方案能夠保證房屋建設(shè)在達(dá)到相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最大化。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的概念，只有不斷的加強(qiáng)研究和分析才能夠更好的實(shí)現(xiàn)其在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用。