結構設計優(yōu)化在房屋結構設計中的應用

王志強

摘要：建筑結構的設計是保證建筑使用者獲得滿意居住和工作條件的重要工作，建筑結構的優(yōu)化設計方法是促進房屋結構設計工作水平提高的重要方法，分析建筑結構優(yōu)化設計方法在建筑結構設計工作中的具體運用，對提高建筑結構的科學性具有十分重要的意義。

關鍵詞：結構設計優(yōu)化；建筑結構設計；應用

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0218-01

引言

目前，人們已經(jīng)不僅僅關注建筑的實際使用性能，也開始關注建筑的美觀性和科學性，改良建筑的結構，對提高建筑的科學性與美觀性至關重要。目前，我國很多建筑結構設計團隊都將建筑結構的優(yōu)化設計作為工作的重點。

1.結構設計優(yōu)化的重要性

我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展，高層建筑和超高層建筑越來越多，甲方更加關注如何用較少的資金，優(yōu)化結構的實用設計，滿足人們的基本需求。在優(yōu)化設計中，設計人員應使用先進的技術和實用的設計理念，對建筑工程進行設計，并對造價問題進行合理的控制。沒有結構優(yōu)化設計的建筑，由于必須保證建筑的安全性能，所以無法很好地進行成本控制工作。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，沒有進行結構優(yōu)化設計的建筑要比進行過結構優(yōu)化設計的建筑，在建筑施工時耗費的資金要多出5%8%；另外，沒有進行結構優(yōu)化設計的建筑內(nèi)部結構存在很多不合理之處，美觀性也遠遠不及經(jīng)過結構優(yōu)化設計的建筑。因此，越來越多的建筑使用者愿意購買或租賃經(jīng)過結構優(yōu)化設計的建筑。建筑結構優(yōu)化設計可以為甲方節(jié)省大量的原材料，并且科學的運用新型原材料，在保證建筑質(zhì)量的同時，保證建筑使用年限，切實保證建筑購買者和租賃者的根本利益。

2.結構優(yōu)化設計應注意的問題

2.1確保建筑安全性

首先，建筑工程的安全性是最重要的問題，無論建筑結構優(yōu)化設計方法有多少優(yōu)勢，保證安全這一基本原則不可動搖。建筑設計者務必將保證建筑施工者和使用者的安全作為工作的第一要素，在設計建筑結構的過程中，不能隨意改動建筑的承重設施，避免建筑承重性能不良造成建筑坍塌。建筑的墻體，必須符合科學的設計標準，設計人員不能為了使用方便隨意設計門窗，在建筑內(nèi)部樓梯和臺階的設計方面，不能僅僅為了美觀隨意更改樓梯和臺階，切實保證樓梯和臺階能夠滿足使用且維護建筑使用者的安全。

2.2材料質(zhì)量必須到達相關標準的要求

建筑結構優(yōu)化設計方法使建筑的設計者可以通過科學的設計節(jié)省一些施工原材料。但是，優(yōu)化設計的建筑使用的材料必須符合安全環(huán)保的標準，不能為了節(jié)省原材料成本，而使用劣質(zhì)施工材料。建筑的施工團隊，需要組建專門的原材料質(zhì)量檢測機構，對每一個購買的原材料進行質(zhì)量檢測，保證施工材料的質(zhì)量達到環(huán)保安全的標準，避免因結構優(yōu)化設計而導致原材料質(zhì)量問題，影響建筑使用者的舒適性。

3.結構設計優(yōu)化在建筑結構設計中的運用

3.1房屋結構抵抗地震的安全設計

房屋作為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的場所，首先一定要保證其安全性，做好房屋應對地震的能力，提高房屋的建筑質(zhì)量。做好房屋建筑結構的防震設計，為建筑結構設計優(yōu)化工作的重點。房屋建筑的設計者要進行結構設計過程中，需要對房屋產(chǎn)生影響作用的因素進行充分地考慮，特別是對于不可預知的突發(fā)的災害的影響，其中影響最大的是地震，所以結構設計者在對房屋進行設計的時候，一定要將地震災害考慮在其中，并針對地震可能造成的危害進行相應的優(yōu)化設計，從而提高建筑物抵御地震災害的能力，降低其損失，最大程度地保護人們的生命財產(chǎn)安全。關于房屋的抗震設計主要涉及到兩方面：隔震設計及消能減震的設計，其中隔震設計是在房屋基礎、底部或下部結構與上部結構之間設置由橡膠隔震支座和阻尼裝置等部件組成具有整體復位功能的隔震層，從而建筑物的自振周期會變得比之前長，并且到達上部結構的水平地震對此產(chǎn)生的影響也會相應地降低，這樣之前預想的抗震要求就會得到滿足。消能減震設計指在房屋結構中設置消能器，通過效能器的相對變形和相對速度提供附加阻尼，以消耗輸入結構的地震能量，達到預期防震減震要求。

3.2房屋結構設計周期優(yōu)化

在結構抗震計算中，計算各振型地震影響系數(shù)所采用的結構自振周期應考慮非承重墻體的剛度影響予以折減。當非承重墻體為砌體墻時，高層建筑結構的計算自振周期折減系數(shù)可按下列規(guī)定取值：框架結構可取0.6-0.7；框架剪力墻結構可取0.7～0.8；框架核心筒結構可取0.8-0.9；剪力墻結構可取0.8-1.0。當前，建筑的墻體多為輕質(zhì)墻體，要按照使用的年限進行結構設計的優(yōu)化，以達到提高建筑質(zhì)量的目的，要準確的將折減系數(shù)進行判斷，建筑的結構計算周期要乘以折減系數(shù)，保證建筑結構優(yōu)化符合建筑使用周期。

3.3房屋結構設計中的數(shù)字技術運用

房屋建筑的結構設計是一項比較復雜的工程，采用高科技數(shù)字化技術能夠使房屋建筑機構設計工作更加高效準確。房屋建筑結構多種多樣，利用數(shù)字技術模擬出建筑結構的實際情況，可以讓設計者和用戶更直觀地了解建筑結構，并對其進行設計優(yōu)化，以滿足需求。同時，利用數(shù)字技術模擬設計的實際情況還可以根據(jù)實際用途進行場景實驗，發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

4.結束語

隨著我國城市化進程的不斷推進，我國建筑行業(yè)獲得了巨大的發(fā)展。但是，傳統(tǒng)建筑的使用性能已經(jīng)越來越難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對建筑性能的要求，建筑結構設計優(yōu)化，很大程度上豐富了建筑的使用性能，在保證安全的前提下，使房屋內(nèi)部結構更加合理、美觀。