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)用研究

【摘要】從現(xiàn)代建筑的角度來看，建筑的使用價(jià)值與外觀同等重要。因此在進(jìn)行建筑施工設(shè)計(jì)過程中，要充分意識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理使用。文章闡述和分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，希望能夠促進(jìn)讀者對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法有所了解和認(rèn)知。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TU318

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1、引言

隨著我國人民的住房水平不斷提高，人們對(duì)房屋建筑的要求也越來越高。人們開始重視房屋建筑的美觀性與經(jīng)濟(jì)性及舒適度。目前房屋建筑施工過程中，因施工的機(jī)械化，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工廠預(yù)制、加工所占比重較小，大部分施工工序及構(gòu)件均需現(xiàn)場施工，這樣就使得施工周期及施工難度大大提高。因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段時(shí)，可以采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，提升建筑工程施工的便利性，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，增加建筑的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用不可忽視。

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

站在理論層次來看，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，要充分考慮到安全性以及可靠性在建筑整個(gè)過程的發(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)過程的整體優(yōu)化。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)具體運(yùn)用

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

（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）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。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。（3）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。樓板過厚容易增加結(jié)構(gòu)自重，造成梁、柱內(nèi)力過大，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。

3.2 建立優(yōu)化結(jié)構(gòu)相關(guān)模型

在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行使用。在具體實(shí)施的過程中，可以從三個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)最終的設(shè)計(jì)優(yōu)化目的。（1）對(duì)設(shè)計(jì)變量的選擇。在進(jìn)行設(shè)計(jì)變量的選擇過程中，要對(duì)影響建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析，并進(jìn)行綜合考慮選擇。將對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的參數(shù)作為當(dāng)前模型中的設(shè)計(jì)變量，這些變量主要包含損失的期望值以及結(jié)構(gòu)的過后家和約束控制的相關(guān)參數(shù)等，最大程度的保證設(shè)計(jì)便變量選擇的合理性。（2）確定目標(biāo)函數(shù)。在進(jìn)行實(shí)際優(yōu)化的過程中，除了對(duì)必要的參數(shù)進(jìn)行選擇之外，還需要尋找到一些相關(guān)條件來實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的降低，而這些條件主要包括相關(guān)建筑截面的具體尺寸以及鋼筋的截面積等。（3）確定相關(guān)約束條件。在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，要保證房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性以及可靠性，確保相關(guān)的設(shè)計(jì)條件能夠得到滿足。而設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中的約束條件主要有裂縫寬度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、應(yīng)力約束以及結(jié)構(gòu)體系約束和尺寸約束等，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要充分的對(duì)目標(biāo)約束條件與實(shí)際情況形成對(duì)比，確保約束條件能夠滿足相關(guān)的規(guī)定要求，從而力求設(shè)計(jì)達(dá)到最佳。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，基礎(chǔ)作為建筑結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)單元，對(duì)其進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是必要的。在建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，常見的基礎(chǔ)有獨(dú)立基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)等等。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型及不同的地質(zhì)條件的前提下合理選用基礎(chǔ)的類型，不僅能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性之外，還能大大縮短施工難度及施工周期，從而降低工程成本的投入。

結(jié)語：

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)化與局部優(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。

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