淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)

葉 曦

(重慶森柏建筑設(shè)計(jì)有限公司 400030)

淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)

葉 曦

(重慶森柏建筑設(shè)計(jì)有限公司 400030)

一個(gè)建筑項(xiàng)目的施工與后期運(yùn)行能否順利開展的前提，在于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)合理，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)之間存在制約與被制約的關(guān)系，而使得建筑與結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)各種問題，為了解決并保證質(zhì)量，需要采取應(yīng)對(duì)措施。與此同時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)已不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也是大勢所趨。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

房屋建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 優(yōu)化技術(shù)

引言

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)房屋建筑物的功能、安全、質(zhì)量方面比之前要求更為嚴(yán)格的同時(shí)，也對(duì)其房屋的經(jīng)濟(jì)美觀和是否實(shí)用方面也提出了個(gè)性化規(guī)定。因此，現(xiàn)代建筑行業(yè)為了滿足市場大眾多元化、高技術(shù)化、經(jīng)濟(jì)化以及高質(zhì)量安全化，就必須在其房屋的結(jié)構(gòu)中廣泛運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，這樣不僅能夠?yàn)槭┕て髽I(yè)、承包商以及居住使用者節(jié)省大筆成本，還能夠提升企業(yè)建筑施工的可執(zhí)行性、質(zhì)量程度和安全使用程度。因此，現(xiàn)代建筑企業(yè)對(duì)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用就具備了高度的現(xiàn)實(shí)意義。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容及其意義

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對(duì)居住條件及生活環(huán)境要求越來越高，而對(duì)建筑房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)與美觀相互協(xié)調(diào)、同時(shí)適用、安全、經(jīng)濟(jì)以及便利是改善人們居住環(huán)境方面的重要手段。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念注重以實(shí)際為準(zhǔn)則，根據(jù)工程建設(shè)的基本狀況，以計(jì)劃成本為控制中心來進(jìn)行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容就是利用對(duì)建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案以及圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，通過對(duì)各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)的科學(xué)的計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意義重大，一是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可節(jié)省材料，有利于抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大降低了建筑工程的總成本造價(jià)。大量資料表明，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價(jià)25%左右，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘軌蜃尳ㄖこ探Y(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間更加充分互相協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

1、植入概念性設(shè)計(jì)理念

在進(jìn)行房屋建筑施工時(shí)，有一些情況是不能使用具體數(shù)據(jù)進(jìn)行施工的，這種情況我們可以植入概念性設(shè)計(jì)理念。利用概念性設(shè)計(jì)理念針對(duì)相同房屋的建筑方案，會(huì)有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析方法，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定之后，相同荷載的情形下也會(huì)出現(xiàn)不同的受力形態(tài)進(jìn)行分析。進(jìn)行分析的時(shí)候所應(yīng)用的材料、參數(shù)等不具有唯一性，細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)不一樣。以上這些情況也是沒有辦法使用計(jì)算機(jī)處理的，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行概念性判斷。

2、房屋結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參與前期工程規(guī)劃

房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參與前期工程規(guī)劃是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容。因?yàn)椋趯?shí)際施工中，房屋建筑結(jié)構(gòu)工程建筑師難以把握對(duì)結(jié)構(gòu)體系的受力的正確分析，相關(guān)房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)地參與前期方案設(shè)計(jì)，幫助建筑師構(gòu)思與逐步創(chuàng)新，使整個(gè)建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。

3、重視概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的分析

由于房屋建筑物結(jié)構(gòu)布置方案的多樣性，對(duì)于同一個(gè)建筑方案，可以選擇不同的結(jié)構(gòu)布置方案；由于分析方法的多樣性，對(duì)于已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)布置方案的建筑物，在考慮相同荷載作用情況下可以選擇不同的分析方法；另外建筑物的設(shè)計(jì)選用的設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)、取用的建筑材料、荷載標(biāo)準(zhǔn)值的取法也是多樣的。以上部分的處理，無法直接依靠設(shè)計(jì)的軟件給出答案，而是需要依靠設(shè)計(jì)人員確定。但是不同的設(shè)計(jì)人員對(duì)以上部分的處理意見是不同的。為此處理這些問題就需要設(shè)計(jì)人員有一定的經(jīng)驗(yàn)積累。經(jīng)驗(yàn)越豐富的設(shè)計(jì)人員，在處理這些問題時(shí)，方案的選擇越靈活、判斷的過程越充分、做出的選擇越合理，越優(yōu)化。這就是我們所說的概念設(shè)計(jì)優(yōu)化過程。這說明，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)要重視設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)積累。經(jīng)驗(yàn)越豐富的設(shè)計(jì)人員，越能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4、采用多種優(yōu)化技術(shù)分析方法，從而挑選最優(yōu)房屋整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

一般來說，房屋建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行具體項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)活動(dòng)中，為了給施工方和承包商多個(gè)選擇都會(huì)設(shè)計(jì)兩套或多套房屋結(jié)構(gòu)方案，而此時(shí)為了挑選最好最實(shí)用的建筑方案，要注重房屋經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。在某個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其建筑物荷載程度一致，建筑師設(shè)計(jì)人員就會(huì)合理挑選建筑物優(yōu)化設(shè)計(jì)分析指標(biāo)內(nèi)容和要素，主要包括對(duì)建筑施工材料、建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、負(fù)荷計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)等等所有相關(guān)因素，然后針對(duì)這些來進(jìn)行分析結(jié)構(gòu)方案。

這種分析活動(dòng)也就是設(shè)計(jì)師們必須要做的概念優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容。因此，現(xiàn)代房屋建筑企業(yè)就必須要著重注意其設(shè)計(jì)師對(duì)工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，越是經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師，優(yōu)化設(shè)計(jì)分析能力越強(qiáng)。所以，建筑企業(yè)就必須要選擇經(jīng)驗(yàn)高、技術(shù)強(qiáng)的設(shè)計(jì)師來進(jìn)行設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)方案和內(nèi)容。

5、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要充分考慮下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一，地基基礎(chǔ)雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎(chǔ)影響很大。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)中的地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如樁基礎(chǔ)，就要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，綜合其他現(xiàn)場場地的條件因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計(jì)，選擇樁基類型，最大程度的節(jié)省造價(jià)。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用需注意的事項(xiàng)

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用需注意到前期的參與

前期方案的確定會(huì)直接影響建筑項(xiàng)目的總成本，而目前普遍存在前期方案確定中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)并不參與其中，以致相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)不注意建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性，這樣的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成直接的影響，增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的困難度，并且增加了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成本。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分的融入結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方案，可以節(jié)約成本。

2、注重細(xì)部優(yōu)化

2.1 除了注重整體設(shè)計(jì)的同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的精細(xì)設(shè)計(jì)。比如盡量劃分矩形板塊的現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)，這樣既可以使現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)的受力合理，也可以避免拐角裂縫的出現(xiàn)。

2.2 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的結(jié)合，在具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際上已由一個(gè)工程實(shí)踐問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)學(xué)問題。因此，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)自身基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。

結(jié)束語

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不但需要相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師正確地使用結(jié)構(gòu)分析軟件、選擇最佳結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)，要大力挖掘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)在潛力，充分運(yùn)用科學(xué)的方法與手段，大力降低工程建設(shè)造價(jià)，讓房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程，從而體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的價(jià)值，讓房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能不但更加適合人們居住與生活，同時(shí)，大力提高其安全度與抗震性能。

[1]張英迪.試析結(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[J].科技與企業(yè),2012(22).

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[3]鄭智垚.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011.

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[5]陳述康. 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)中的具體應(yīng)用[J]. 江西建材,2013,05:49+53.

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1007-6344（2015）04-0168-01