房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

高陽

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 貴州貴陽 550001）

現(xiàn)代人們對房屋建筑的安全性和實(shí)用性都提出了更高的要求，同時(shí)對外觀與經(jīng)濟(jì)也都有著較高要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，充分考慮建筑施工個(gè)過程中便捷性，確保建筑工程能夠快速竣工。在建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，會(huì)使房屋結(jié)構(gòu)的合理性、安全性、經(jīng)濟(jì)性都得到提高，并且可以使建筑的整體美觀性得到進(jìn)一步提高，由此可見，加強(qiáng)在該方面的分析是必要的。

1 結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化的重要性

隨著我國城市進(jìn)程的不斷加快，城市建筑用地越來越緊張，城市中高層建筑的數(shù)量不斷增多，高層建筑能夠環(huán)節(jié)城市用地緊張現(xiàn)狀，只有通過對高層建筑進(jìn)行應(yīng)用，才能在滿足現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，并且能夠滿足人們對房屋建筑的具體需求，這也房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為了人們關(guān)注的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。

建筑企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在要求設(shè)計(jì)人員確保建筑工程的整體質(zhì)量能夠達(dá)到人們要求的基礎(chǔ)上，對建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)分析與深入研究，并且應(yīng)當(dāng)將現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念合理的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀念中，同時(shí)，在該過程中，要對房屋建筑工程的造價(jià)進(jìn)行控制[1]。依據(jù)以往建筑工程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來看，工作人員在房屋建筑工程設(shè)計(jì)期間，如果可以合理的將經(jīng)濟(jì)利益與施工技術(shù)兩者有效的結(jié)合在一起，最終制定的設(shè)計(jì)方案則是科學(xué)的、合理的，能夠使建筑企業(yè)在獲取理想的經(jīng)濟(jì)效益。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，要求房屋建設(shè)過程中，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備和建筑材料的性能，從而使兩者都能夠更好的為房屋建筑工程服務(wù)。此外，還要從實(shí)際出發(fā)，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的不同層次加以整合，使房屋建筑工程的整體質(zhì)量能夠得到進(jìn)一步提高，滿足人們的居住需求。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用步驟

2.1 構(gòu)建優(yōu)化模型

2.1.1 科學(xué)選擇設(shè)計(jì)變量

一般來說，在設(shè)計(jì)變量時(shí)，在實(shí)際優(yōu)化過程中，將影響建筑結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵變量。例如，控制目標(biāo)相關(guān)參數(shù)、約束相關(guān)參數(shù)等多項(xiàng)參數(shù)。此外，還有一些影響不大，變化范圍也較小，或者局部性以及結(jié)構(gòu)的具體要求都能夠滿足相應(yīng)設(shè)計(jì)過程中涉及到的一些參數(shù)內(nèi)容，在具體作業(yè)過程中，可以通過各項(xiàng)參數(shù)的合理應(yīng)用完成相應(yīng)的表示，這樣可以使設(shè)計(jì)量、計(jì)算量、編制程序的工作量都有所減少，從而使工作變的簡答化[2]。

2.1.2 確定目標(biāo)函數(shù)

優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)從建筑工程的設(shè)計(jì)情況出發(fā)，找到一組可以滿足預(yù)定條件的截面幾何尺寸、鋼筋截面積以及相應(yīng)的失效的概率函數(shù)，從而最大程度降低工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.3 確定約束條件

針對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化來說，必須確保房屋結(jié)構(gòu)自身的可靠度能夠滿足使用需求，不得對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞，在該過程中要確定優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)約束條件，通過分析可以確定約束條件主要包括：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、裂縫寬度、構(gòu)件單元、尺寸等多項(xiàng)由于約束內(nèi)容，每一項(xiàng)約束內(nèi)容都會(huì)對房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化造成一定影響，為了保證房屋建筑構(gòu)成的最終的質(zhì)量能夠滿足人們的使用需求，必要確定各項(xiàng)約束條件。

2.2 設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案

依據(jù)可靠度，完成對房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在該過程中涉及到了多約束、非線性優(yōu)化、復(fù)雜變量等多項(xiàng)問題，開展相應(yīng)的分析計(jì)算過程中，通常情況下相應(yīng)的工作人員會(huì)將約束優(yōu)化問題合理的轉(zhuǎn)換為沒有約束的問題，最終完成相應(yīng)的求解操作[3]。從目前的情況來看，復(fù)合形法、拉氏乘子法等方法是優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中常用的方法，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中也取得了不錯(cuò)的效果。

2.3 設(shè)計(jì)相關(guān)程序

依據(jù)可靠度，確定房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)采用的模型，以及實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和計(jì)算方案，在此基礎(chǔ)上，編寫以一個(gè)優(yōu)秀的程序，該程序應(yīng)當(dāng)具有功能齊全、快速等特點(diǎn)。

2.4 分析結(jié)果

針對相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，完成相應(yīng)的對比分析，通過對比分析結(jié)果，最終選擇出一個(gè)最佳設(shè)計(jì)方案。在該期間，工作人員必須要全面對問題進(jìn)行考慮。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中有著重要作用，選擇一套合理的設(shè)計(jì)方案，一方面可以確保翻屋建筑的結(jié)構(gòu)的安全性、美觀性、合理性；另一方面也會(huì)對房屋建筑工程的整體資金投入也會(huì)造成一定程度影響，這也是相關(guān)工作人員在具體工作中需要注意的一項(xiàng)內(nèi)容[4]。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，對于問題的考慮必要全面，僅注重經(jīng)濟(jì)效益，忽略技術(shù)要求是不合理的；同樣，只注重技術(shù)，忽略經(jīng)濟(jì)要求也是不合理的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，應(yīng)當(dāng)一手抓經(jīng)濟(jì)、一手抓技術(shù)，找到兩者的平衡點(diǎn)，只有這樣才能確保最終結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）房屋使用年限內(nèi)，針對每個(gè)階段都要進(jìn)行優(yōu)化，通過該方式可以延長房屋建筑的應(yīng)用壽命。

（2）現(xiàn)代房屋都具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多層次等多項(xiàng)特點(diǎn)。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)對房屋整體結(jié)構(gòu)體系、安裝體系等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，通過多層次方式完成對房屋結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化[5]。例如，通過外貼加固物的方式，完成對建筑物局部加固，提高房屋建筑的質(zhì)量。

（3）現(xiàn)代房屋建筑下部通常采用的都為預(yù)制樁、灌注樁基礎(chǔ)。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)制樁在具體施工過程中，與灌注樁相比，施工量控制起來更為容易，因此，在實(shí)際施工過程中，經(jīng)常采用預(yù)制樁，通過該方式可以縮小工序，減少相應(yīng)的操作時(shí)間。

（4）房屋中存在大量的排水設(shè)備和機(jī)械。一些自身較重的排水設(shè)備和機(jī)械，應(yīng)當(dāng)將這些設(shè)備合理的設(shè)置在地下室，確保房屋建筑工程中的排水管道的具體深度和預(yù)留尺寸都要滿足排水的實(shí)際需求，確保建筑中的水能夠排出到建筑外。

（5）房屋建筑中的各項(xiàng)電氣管線一般都被安裝在墻體、樓板上，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對電氣管線的安裝進(jìn)行充分考慮，并且要完成相應(yīng)的優(yōu)化作業(yè)，確保電氣管線的合理性。

4 結(jié)束語

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了提高房屋建筑工程的整體質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)人員要對各項(xiàng)相關(guān)要求通過不斷的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，提升自己的專業(yè)能力，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，從而促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展腳步。