【摘要】在人們?nèi)找嬖鲩L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。在建筑工程中，通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的優(yōu)化，有利于設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高舒適性、高性能的房屋結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計(jì)者要不斷完善和創(chuàng)新高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證建筑工程質(zhì)量，促進(jìn)城市的不斷發(fā)展。基于此，文章就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略進(jìn)行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；策略

【中圖分類號(hào)】TU318

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概念

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)具備較強(qiáng)的技術(shù)性特點(diǎn)。在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)計(jì)人員需要實(shí)現(xiàn)建筑物整體性能模塊的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，這涉及到建筑物功能價(jià)值模塊、美學(xué)指標(biāo)模塊、使用價(jià)值模塊等，建筑物的實(shí)用性突出表現(xiàn)為能夠滿足人們?nèi)粘＞幼〉囊螅邆湔陲L(fēng)擋雨的基本功能。建筑物的審美性在于建筑物的外在美，外形結(jié)構(gòu)要讓人賞心悅目給人以美的享受。

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行房屋基本性能的考慮，進(jìn)行房屋美學(xué)性及功能性的整體性考慮，通過對(duì)科學(xué)化設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用，進(jìn)行最佳化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略的應(yīng)用，為了達(dá)到這個(gè)目的，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的統(tǒng)籌化管理，進(jìn)行數(shù)學(xué)原理及建筑學(xué)知識(shí)的利用，進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)及篩選，滿足建筑物的功能要求。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化過程中，需要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的更新，進(jìn)行高效化設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用，確保設(shè)計(jì)方案的最大化效益。在實(shí)際工作中，建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了確保建筑物整體性能的提升，需要實(shí)現(xiàn)建筑物各個(gè)組成部分的有效性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物不同部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，滿足房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的要求。

在設(shè)計(jì)模塊中，需要保持房屋結(jié)構(gòu)的整體性，這樣可以提高建筑物的抗震能力，增強(qiáng)房屋的整體承載能力。通過調(diào)整承重構(gòu)件的布局，使結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心盡量接近，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性扭曲狀況，從而滿足結(jié)構(gòu)安全性能要求。在平面復(fù)雜的建筑中，可通過設(shè)置抗震縫，將不規(guī)則的平面分割成平面規(guī)則的幾個(gè)子平面，以達(dá)到上述目的。

2、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

2.1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑格局

在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要使房屋建筑的外形與房屋結(jié)構(gòu)能夠更好的融合，建筑的整體結(jié)構(gòu)與建筑整體平面更加協(xié)調(diào)。要想實(shí)現(xiàn)房屋建筑的整體平面與整體結(jié)構(gòu)的緊密配合，首先就是要保證房屋建筑的簡潔原則，例如：盡量避免房屋建筑的墻體與建筑承重構(gòu)件產(chǎn)生錯(cuò)位的情況，確保房屋建筑平面尺寸與其高度相適應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)建筑整體結(jié)構(gòu)與整體平面的協(xié)調(diào)一直。通常情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角部位的承載力有待加強(qiáng)。因此，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)角部位進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)，根據(jù)規(guī)范要求適當(dāng)增加轉(zhuǎn)角處的配筋。

2.2構(gòu)建優(yōu)化模型

首先，科學(xué)的選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量。在變量選擇的過程中，應(yīng)該將影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)作為變量。比如，建筑物的損失期望值、建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)值、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性等進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這些技術(shù)相關(guān)的目標(biāo)參數(shù)，又是建筑約束控制的參數(shù)值。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中影響范圍較小、變化面積較小的因素，可以將其視為獨(dú)立設(shè)計(jì)參數(shù)值；在具體的實(shí)踐過程中，可以采用預(yù)定參數(shù)來表示，并將其作為依據(jù)來減小設(shè)計(jì)，計(jì)算變量，減小建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案編制過程中的工作量，有效地提升設(shè)計(jì)工作效率。其次，目標(biāo)函數(shù)的確定。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)該找到符合相關(guān)規(guī)定的尺寸和條件的鋼筋庫方案、已經(jīng)失效的概率函數(shù)，通過這種方法可以有效地減少建筑施工成本的浪費(fèi)。最后，科學(xué)地確定約束條件。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該有效地保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、整體性、科學(xué)性，合理地確定建筑結(jié)構(gòu)約束條件。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)目標(biāo)的性質(zhì)、實(shí)際應(yīng)用性質(zhì)等約束條件科學(xué)化的進(jìn)行對(duì)比與分析，保證相關(guān)約束條件能夠有效地滿足建筑施工的整體要求，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

2.3優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)造價(jià)中，占據(jù)比重較大的是基礎(chǔ)造價(jià)，直接影響整個(gè)工程造價(jià)。在設(shè)計(jì)建筑基礎(chǔ)時(shí)，要恰當(dāng)選擇建筑基礎(chǔ)類型。通常情況下，地質(zhì)條件較好時(shí)，低層建筑較多應(yīng)用淺埋天然基礎(chǔ)，而高層建筑較多應(yīng)用樁基礎(chǔ)，以控制沉降。對(duì)于深埋獨(dú)立地下室，可考慮采用補(bǔ)償式基礎(chǔ)。在進(jìn)行地下室設(shè)置時(shí)，要充分比較并驗(yàn)證地下室的基礎(chǔ)型式、埋深、底板結(jié)構(gòu)形式、頂板結(jié)構(gòu)形式、抗浮水位、基坑圍護(hù)以及側(cè)墻設(shè)計(jì)等問題，同時(shí)要盡可能的降低工程造價(jià)。因?yàn)榈刭|(zhì)情況千差萬別，同一建筑結(jié)構(gòu)在不同的地質(zhì)情況下所選的基礎(chǔ)形式就會(huì)不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不能一成不變，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要因地制宜，根據(jù)建筑所在場(chǎng)地的地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、地下水位情況、當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)條件，合理選用基礎(chǔ)形式，從而達(dá)到在保證結(jié)構(gòu)安全前提下降低工程造價(jià)的目的。

2.4結(jié)果分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中最重要的一步就是結(jié)果分析，對(duì)計(jì)算機(jī)中獲得的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，根據(jù)分析的結(jié)果制定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，需要對(duì)各種因素進(jìn)行綜合的考慮，努力的完成建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。在建筑施工的過程中，會(huì)應(yīng)用到大量的資金、勞動(dòng)力，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的主要目的是在最大程度上控制上述指標(biāo)，并且保證建筑工程施工的質(zhì)量。所以，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)以下幾方面的重視：第一，明確建筑涉及與經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn)，有效的降低兩者之間的矛盾，有時(shí)可以利用高新技術(shù)的應(yīng)用降低經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的支出；第二，要加強(qiáng)理解高新技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益帶來的影響，必須認(rèn)識(shí)建筑技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，有效的降低不必要經(jīng)濟(jì)的支出，所以，必須加強(qiáng)對(duì)技術(shù)發(fā)展的重視。

2.5如何降低建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量

房屋建筑工程的造價(jià)主要取決于建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量。降低結(jié)構(gòu)的含鋼量不是簡單的抽鋼筋，不能以結(jié)構(gòu)安全為代價(jià)。建筑結(jié)構(gòu)的最佳含鋼量是與結(jié)構(gòu)剛度的合理性是相匹配的，通過確定合理的結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計(jì)合理的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件布局，可以將結(jié)構(gòu)剛度與建筑體型相匹配，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面和配筋率都在最佳范圍內(nèi)，從而在保障房屋建筑的工程質(zhì)量前提下得到一個(gè)結(jié)構(gòu)整體最低含鋼量。

綜上所述，通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略的應(yīng)用，可以滿足現(xiàn)階段房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的諸多要求，解決實(shí)際房屋建筑工程設(shè)計(jì)問題，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)成本的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛添鈿.分析房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略[J].門窗，2016（11）：146.

作者簡介：

張凱，男，1970年11月5日，高級(jí)工程師，哈爾濱建筑工程學(xué)院，工業(yè)與民用建筑專業(yè)，哈爾濱市建筑設(shè)計(jì)院-建筑結(jié)構(gòu)。