關于建筑結構設計優化問題的一些思考

孟繁超　殷新

摘 要：任何一座質量過關、性能良好的房屋，就是建筑工作者手下的藝術作品。房屋的設計者只有把建筑物的美學價值與建筑物的功能價值有機結合在一起，才能設計出外形美觀、質量合格的房屋建筑。房屋結構設計中包含著許多技巧，結構設計的目標是設計出耐用、美觀、質量可靠的房屋結構。優化建筑結構設計方式，需要設計人員合理吸收優秀的設計成果，并在此基礎上充分利用空間資源，最大程度地滿足房屋使用者的實際需要。

關鍵詞：建筑美學價值；建筑功能價值；建筑設計優化

0.引言

建筑物的性能指標包括很多。一棟合格的建筑物，應該是外形美觀、結構完整、質量優良的。房屋結構設計質量的好壞，關系到建筑物整體功能的發揮。因此，我們有必要改革建筑設計理念，優化建筑設計方案，盡最大努力滿足居民對房屋的功能需要和審美需要。優質的房屋計方案，應當能夠節約建筑成本，并方便施工人員進行具體的施工操作；建筑方案的設計者要充分利用城市中的空間資源和其他資源，提高建筑物的實用性能、經濟性能和質量標準。房屋設計中的建筑物設計優化技術，包括設計理念的優化、設計方式的優化以及設計技巧的優化等。下面本文將對上述內容進行較為詳細地闡述。

1.建筑設計優化的基本理論

房屋結構設計，是一項技術含量很高的專業性活動。設計人員在進行具體房屋結構的設計時，應當兼顧建筑物的各種性能指標，包括使用價值指標、美學價值指標等。建筑物的功能價值，指的是建筑物作為人們的日常住所所必須具有的遮擋風雨、抗溫度變化等基本功能；建筑物的審美價值，指的是建筑物的外形要美觀、結構搭配要協調，從而給人以美的享受。設計者不僅要考慮到房屋的基本性能，還要考慮到房屋的結構搭配以及美學價值的大小。在這樣的設計理念指引下，設計者就要從擬定的多種方案中選擇一種最佳的方案，以實現房屋結構設計的綜合目標。我們可以將這個方案篩選過程用科學化方式加以表達：運用建筑學和相關的數學知識，在許多種設計方案中，選擇一種與設計目標最相符的、最能體現居住者需要的設計方案。建筑結構設計優化，指的是在設計建筑結構時，要改革設計理念，應用科學、先進的設計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達到最佳效果的設計方法。建筑物內部的結構十分復雜，要將建筑物的各個部分完美組合在一起，使建筑物發揮最佳的功能，并不是一件容易的事情。建筑結構設計優化，具體包括建筑物中各個部分結構設計的優化，以及建筑物整體設計結構的優化。在這兩個部分中，建筑物整體結構的優化顯得更為重要，因為整體是各個部分的綜合，在完善房屋功能方面發揮著更大的作用。具體來說，建筑物整體結構的優化包括房屋頂部設計的優化、房屋外圍設計的優化，以及房屋細節結構設計的優化。在這三個大部分中，還可以細分出型號選擇、布局設置、受力研究、價格衡量等較小的設計項目。在實際的結構設計中，設計者還要緊密結合建筑工程的實際情況，努力實現房屋建造的經濟效益、社會效益和環境效益。在確保房屋結構性能穩定的前提下，設計者要大膽創新，敢于探索新型的結構優化方案。

2.房屋結構設計中的建筑結構設計優化措施

建筑物結構設計優化中的房屋整體設計優化可以分為三個階段：

（1）第一階段是變量的選擇。通常情況下，對設計人員決定最終設計方案起到重要作用的那些數值，都可以作為變量供設計者選擇。例如：工程的目標參數包括房屋價格參數和預期產生的損失參數；工程的控制與約束參數包括表示房屋架構可靠性能的參數，等等。如果設計者能夠將變化幅度較小或者考慮因素較少的參數作為參考指標，那么與建筑結構設計、編程和計算有關的工作難度將會降低，設計者也可以更快找到符合設計目標的那一組數據。

（2）第二階段是函數的確定。設計者要在多組相似的函數中，選取最符合事先設定的房屋橫截面尺寸和鋼筋尺寸面積的那一組函數，分析這組函數的各種性質，從而最大限度地降低房屋建造的成本費用。

（3）第三階段是條件的衡量。出于增強房屋結構穩定性和耐用性的考慮，房屋設計的約束指標應當包括房屋尺寸、架構穩定性、架構剛性、受力限度和變形限度、墻體裂隙限度、單元組件規格、架構體系規格、結構可塑程度、結構確定程度等。在實際的設計過程中，設計者應當結合房屋建造工程的具體情況，分析比較施工實際中的約束性條件和目標確定的約束性條件，確保各種條件都能符合相關規定要求，以便實現設計結果的最優。

3.分析統計結論

在統計了各種數據計算結果之后，設計者要認真分析統計結論，找出各種設計方案之間的相似點和不同點，并通過綜合衡量，來確定一種最佳的方案。在分析結論時，設計人員要注意從多個角度思考問題，不能遺漏某些易被忽略的細節問題。這是因為，房屋建造是一項成本較高的建設工程，涉及到各方當事人的利益；只有站在宏觀的高度平衡這些利益關系，才能節約建設資金、優化建設方案。設計者應當妥善處理工程經濟效益與工程技術含量之間的關系，不能只顧節約成本，而忽視了技術的改進。

結語：房屋結構設計中的建筑結構設計優化，是一個涉及到各種因素的決策過程，也是一個綜合性很強的技術篩選過程。耐用、實惠、舒適、美觀和安全，是房屋結構設計的幾種重要目標；這些重要價值是相互聯系、相輔相成的，而不應當是彼此矛盾的。設計者應當綜合考慮房屋的各種性能，選擇最有助于實現房屋建筑綜合效益的設計方案。