建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探討

【摘要】當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的市場具有較為激烈的市場，因此相關(guān)人員應(yīng)將優(yōu)質(zhì)設(shè)計產(chǎn)品提供給業(yè)主、將設(shè)計產(chǎn)品所具有的經(jīng)濟性有效提高。然而由于結(jié)構(gòu)造價在建筑的產(chǎn)品中占據(jù)較大比重，若優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)可將建筑物所具有的安全度進一步提高、將工程造價降低。基于此基礎(chǔ)上，本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行分析研究，以期將相關(guān)參考依據(jù)提供給同行業(yè)人士。

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

1.前言

固體藝術(shù)中較為重要的一類為建筑，其集設(shè)計、結(jié)構(gòu)、美觀于一體。通常情況下，對于房屋結(jié)構(gòu)而言，其設(shè)計方面要求做到美觀、安全、經(jīng)濟、適用，且便于施工作業(yè)，與此同時要盡可能將空間利用度提高，最大化以及充分發(fā)掘有限資源，進而將經(jīng)濟適用目標(biāo)有效實現(xiàn)。為了將上述目標(biāo)實現(xiàn)，在設(shè)計上就應(yīng)廣泛應(yīng)用優(yōu)化方法，在突出結(jié)構(gòu)安全、造型美感的同時，促使房屋合理、經(jīng)濟。

2.各類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

2.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計分析

建立與優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)的模型首先應(yīng)布置適宜的剪力墻，且將應(yīng)將剪力墻的平面具有對稱以及均勻分布的特點、有機結(jié)合樓層結(jié)構(gòu)的重心以及樓層平面的剛度中心等原則有效遵循，進而將風(fēng)荷載的作用下以及水平地震下扭轉(zhuǎn)效應(yīng)盡量減少；如果建筑房型是允許的那么應(yīng)將大開間的剪力墻的結(jié)構(gòu)形式優(yōu)先采用，且將剪力墻的墻肢長度適當(dāng)加長，這樣可將剪力墻的墻肢總數(shù)減少，亦在樓層的側(cè)向具有相同剛度時可將剪力墻混凝土的用量大大減少。與此同時因為暗樁是剪力墻的結(jié)構(gòu)中采用最多鋼筋的部位，在采取大開間的剪力墻后可在較大程度上將暗樁中鋼筋用量減少；然而如果建筑物處在較差的地質(zhì)條件中，且建筑對于抗震亦有更高要求，那么應(yīng)盡量的避免對大開間的剪力墻類結(jié)構(gòu)進行采取；確定好墻柱之后跨高比在5以內(nèi)的連梁高度通常采取窗頂以及樓層間高度[1]。若跨高比在5以上，具有較大跨度的那些框架梁高度應(yīng)采取跨度1/12；建筑樓板的厚度應(yīng)同相應(yīng)規(guī)定相滿足，且將樓層層高與層數(shù)準(zhǔn)確輸入，進而可對每個樓層對應(yīng)荷載進行正確計算；有效確定構(gòu)件后就要進行人工的修改以及干預(yù)如梁端的鉸接設(shè)置與框支梁柱的定義、風(fēng)荷載、混凝土的容量等相關(guān)參數(shù)與定義，使計算模型匹配于實際建筑；最后要電算設(shè)計結(jié)果，且對電算結(jié)果所具有的合理性進行分析。

2.2房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中樁基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計分析

從樁型的角度而言灌注樁以及預(yù)制樁是樁基礎(chǔ)主要包括的兩類。因為成樁的整個過程中較難把握灌注樁的質(zhì)量，同時其施工的周期同預(yù)制樁相較而言更長，所以滿足基礎(chǔ)總重、上部承載以及沉降控制基礎(chǔ)上應(yīng)將預(yù)制樁盡量使用。且因為通常的情況下基礎(chǔ)深度不斷增加的同時，相關(guān)地基土對于樁端阻力與樁身側(cè)摩阻力亦出現(xiàn)不斷增大的現(xiàn)象，所以選樁時應(yīng)盡可能的選取長度較大的那些；從樁位的角度而言，要想減少鋼筋用量與基礎(chǔ)底板的厚度應(yīng)將軸線樁盡量采用，亦在剪力墻下盡量的對其進行布置。

2.3房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)以及給排水的調(diào)優(yōu)化設(shè)計分析

因為給排水的專用房間內(nèi)具有設(shè)備基礎(chǔ)與設(shè)備存在，同其他房間相較而言其具有更大荷載。所以應(yīng)在半地下室亦或地下室內(nèi)盡量設(shè)置水泵間；由于給排水的房間內(nèi)具有粗細(xì)不均且數(shù)量眾多的管道，所以預(yù)埋件以及預(yù)留孔洞的位置與尺寸應(yīng)較為準(zhǔn)確，且有效加強樓板孔的局部。且對于水平管道將梁柱穿過的現(xiàn)象要盡量避免；在管道將承重墻穿過時應(yīng)將加固措施有效采取；為了避免管道繞梁以及繞柱的現(xiàn)象發(fā)生要確保結(jié)構(gòu)布置將良好條件創(chuàng)造給管網(wǎng)系統(tǒng)；在建筑內(nèi)尤其為高層的建筑內(nèi)布置空調(diào)設(shè)備時應(yīng)同衛(wèi)生間、樓梯以及電梯等布置于核心區(qū)域內(nèi)，所以進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中應(yīng)將該類房間內(nèi)的樓面負(fù)荷重點考慮，以免此類房間內(nèi)因為管道較多而導(dǎo)致超載現(xiàn)象發(fā)生。

2.4房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑以及結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計分析

在設(shè)計的過程中要密切配合建筑結(jié)構(gòu)以及建筑平面，進而將美觀實用以及結(jié)構(gòu)合理的目標(biāo)有效實現(xiàn)[2]。布置建筑墻柱應(yīng)同建筑物中平面功能的要求相滿足；為了實現(xiàn)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)盡量的統(tǒng)一各個房間的開間進深；而建筑體系在保證盡量簡單的同時墻柱應(yīng)較難出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，且截面的面積不應(yīng)具有明顯變化發(fā)生，與樓層內(nèi)的標(biāo)高之間盡量的維持一致，亦不可對夾層結(jié)構(gòu)進行設(shè)置；在應(yīng)力集中亦或者受力復(fù)雜的那些轉(zhuǎn)角部位不可布置樓梯與電梯，應(yīng)將輕質(zhì)材料盡量使用在非承重的構(gòu)件中，而為了減輕結(jié)構(gòu)的自重對承重構(gòu)件進行選用時可將高強材料有效選取。規(guī)則且簡單是建筑整體的布置中應(yīng)遵循的原則，且為了避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)要盡量使建筑的剛心以及質(zhì)心重疊在一起。

2.5房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計分析

對軸線樁進行采取的前提下應(yīng)將條形承臺盡量選用。如果建筑物不具備地下室，那么應(yīng)對條形的承臺梁進行布置；如果有地下室那么應(yīng)將水底板以及條形的承臺梁有效采取；若如果建筑具有較低高度，那么承臺梁高就可等同于地下室中止水板的厚度；如果建筑具有較高高度，那么應(yīng)該依據(jù)計算來確定梁高。通常止水板荷載取值應(yīng)依據(jù)上部結(jié)構(gòu)的總重中20%同水浮力的和以及上部結(jié)構(gòu)的總重中30%當(dāng)中更大的部分來計算。然而當(dāng)前部分人覺得該值要以最不利的水位來對水浮力進行考慮。

2.6房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)以及電氣之間調(diào)優(yōu)化設(shè)計分析

若電氣管線易導(dǎo)線形式安裝于金屬管外部亦或者樓板以及墻體處，有可能使預(yù)制結(jié)構(gòu)具有較為困難的施工。因此若管線貫穿了建筑梁在梁預(yù)制的時候應(yīng)將孔洞事先留下，與此同時保證墻體厚度同梁寬度一樣。若無法保證一樣，那么應(yīng)確保墻體一側(cè)的平面相齊于梁側(cè)平面，進而確保管線不會在墻體的外面裸露。絕大部分房屋的建筑內(nèi)部電梯房具有較多空洞包含在里面，亦具有較多預(yù)埋構(gòu)件。因此應(yīng)單獨計算電梯房所具有的強度，進而確保設(shè)計合理的同時對施工質(zhì)量的安全進行有效保證[3]。

2.7房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中整體優(yōu)化以及局部優(yōu)化設(shè)計分析

層次性以及復(fù)雜性這兩類系統(tǒng)性設(shè)計特點為所有建筑項目設(shè)計中皆包含的部分：而從復(fù)雜性而言主要包括構(gòu)件選用、材料、結(jié)構(gòu)選型等；若從層次性而言主要包括設(shè)備安裝的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)以及建筑設(shè)計的系統(tǒng)設(shè)計等方面，且每個系統(tǒng)又可分為較多的子系統(tǒng)。進行設(shè)計的整個過程中若優(yōu)化每一個子系統(tǒng)亦或者分系統(tǒng)，那么實際上是將局部之間橫向的聯(lián)系隔斷，疊加起來而形成的那個工程并非具有最優(yōu)化的整體。

2.8房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中壽命期內(nèi)的分段優(yōu)化設(shè)計分析

在限定的那些使用期限以內(nèi)，每一項目工程中每一環(huán)節(jié)可以挑選的設(shè)計方案皆很多，換句話而言即每一個階段皆有優(yōu)化的方案存在。相關(guān)設(shè)計人員可依據(jù)每個階段性質(zhì)對對應(yīng)的一些優(yōu)化方法進行選取，也就是說優(yōu)化工程的壽命期，最終在每個階段皆優(yōu)化項目，確保建筑施工質(zhì)量的同時將企業(yè)的經(jīng)濟效益大幅提升。

3.結(jié)束語

近些年來，我國經(jīng)濟、社會與科技取得不斷提高，而廣大民眾的生活亦隨之不斷提升，民眾對于房屋建筑亦具有更高的要求，要求建筑本體的環(huán)保性、經(jīng)濟性、安全性以及功能性較強。而建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計可將上述目標(biāo)較好的實現(xiàn)，因此現(xiàn)在及未來房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員應(yīng)遵循優(yōu)化設(shè)計原則，優(yōu)化升級房屋建筑結(jié)構(gòu)，進而將更適宜的一個物質(zhì)生存以及發(fā)展環(huán)境提供給民眾。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄒俊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)實應(yīng)用[J].科技傳播，2013，29（3）：139-140.

[2]王也.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中華民居（下旬刊），2013，55（3）：82-83.

[3]王愛娟，劉士英.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，23（5）：39-41.