房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討

王宏宇

摘要： 在我國建筑工程中建筑施工技術(shù)是一項非常重要的技術(shù)，此項技術(shù)的使用能夠有效的影響到我國建筑工程的的發(fā)展，需要時刻保持建筑工程技術(shù)能夠有更好的發(fā)展，以便于促進我國的經(jīng)濟增長。但是就目前建筑行業(yè)來看，建筑工程中還存在著一定的問題，對我國的經(jīng)濟產(chǎn)生了一定的影響，基于此，本文針對于房屋建筑結(jié)構(gòu)中使用的建筑技術(shù)相關(guān)嗎的優(yōu)化方法進行了探討，以供相關(guān)人員的參考，促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 房屋；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；優(yōu)化；技術(shù)

建筑企業(yè)想要做大做強，就必須不斷提高自身水平和競爭力以滿足市場的不斷提高的要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為影響建筑質(zhì)量和成本的重要因素，建筑企業(yè)應(yīng)對其予以極大的關(guān)注，激勵設(shè)計人員不斷推陳出新，使建筑的結(jié)構(gòu)形式、安全性、舒適性等方面都得到提升，使人們獲得更好的居住體驗，從而提升企業(yè)的口碑和競爭力，推動企業(yè)的健康發(fā)展。

1 結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化的重要性

隨著我國城市進程的不斷加快，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行應(yīng)用，才能在滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)合理設(shè)計，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)計成為了人們關(guān)注的一項重點內(nèi)容。建筑企業(yè)要想實現(xiàn)對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)當(dāng)在要求設(shè)計人員確保建筑工程的整體質(zhì)量能夠達到人們要求的基礎(chǔ)上，對建筑設(shè)計方案進行系統(tǒng)分析與深入研究，并且應(yīng)當(dāng)將現(xiàn)代設(shè)計理念合理的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計觀念中，同時，在該過程中，要對房屋建筑工程的造價進行控制。依據(jù)以往建筑工程的建設(shè)經(jīng)驗來看，工作人員在房屋建筑工程設(shè)計期間，如果可以合理的將經(jīng)濟利益與施工技術(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)濟效益。為了實現(xiàn)這一目的，要求房屋建設(shè)過程中，充分發(fā)揮機械設(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)量能夠得到進一步提高，滿足人們的居住需求。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)介紹

2.1 優(yōu)化設(shè)計模型

某種程度上，設(shè)計模型優(yōu)化是房屋建筑設(shè)計技術(shù)優(yōu)化的首要前提，因此要求設(shè)計人員能有效利用優(yōu)化技術(shù)提高建筑結(jié)構(gòu)安全性，確保最終構(gòu)建的優(yōu)化設(shè)計模型科學(xué)合理性。具體可從以下幾點步驟展開說明：（1）選擇恰當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計變量。設(shè)計人員在選擇設(shè)計模型變量時，需充分考慮到對房屋建筑有著影響作用的相關(guān)參數(shù)，借此明確變量。（2）明確目標(biāo)函數(shù)。設(shè)計人員在構(gòu)建房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型時，首先需進一步明確目標(biāo)函數(shù)，借此提高房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型有效性，并且設(shè)計人員還可基于鋼筋截面尺寸大小選擇恰當(dāng)目標(biāo)函數(shù)，避免產(chǎn)生建筑企業(yè)資金成本的巨大消耗，幫助建筑企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。（3）提出約束條件。若想進一步提高房屋建筑結(jié)構(gòu)整體安全穩(wěn)定性，往往提出約束條件是否合理非常重要，并且設(shè)計人員還要做好結(jié)構(gòu)強度、數(shù)據(jù)分析等方面工作，便于更好開展優(yōu)化設(shè)計工作。

2.2 應(yīng)用流程和設(shè)計方案優(yōu)化

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來說，應(yīng)用流程設(shè)計和方案優(yōu)化設(shè)計是其包含的兩大重要環(huán)節(jié)，對房屋建筑結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計有著直接影響作用。具體如下：（1）設(shè)計人員在進行房屋建筑設(shè)計方案優(yōu)化時，需充分考慮到眾多可能產(chǎn)生因素，統(tǒng)籌全局，進而提出相對科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計方案。例如：房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中涉及到一些約束條件內(nèi)容，所以設(shè)計人員可通過計算機技術(shù)來完成約束條件優(yōu)化工作，確保整體優(yōu)化設(shè)計方案具有精密性特點。（2）在開展房屋建筑應(yīng)用流程優(yōu)化設(shè)計工作時，首先設(shè)計人員應(yīng)先構(gòu)建優(yōu)化設(shè)計模型，通過相對高效合理計算手段開展應(yīng)用流程設(shè)計工作，從而更好凸顯房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有效性。

3 優(yōu)化方法的實際應(yīng)用

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型

對房屋進行整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，通常包括三個步驟：第一步，設(shè)計變量的選擇。設(shè)計變量的選擇主要以設(shè)計要求為依據(jù)，比如目標(biāo)控制的相關(guān)參數(shù)等。而從設(shè)計的角度來看，一般選擇變化波動較小，或是根據(jù)局部的設(shè)計和結(jié)構(gòu)要求就能夠滿足設(shè)計需求的參數(shù)。這種參數(shù)選擇方式能夠盡量減少設(shè)計和編程計算的工作量。第二步，目標(biāo)函數(shù)確定。目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計工作的指導(dǎo)方向，尋找到滿足設(shè)計所需要的元素的一組方案，使工程投入費用降到最低。第三步，滿足約束條件。約束條件是一個建筑建設(shè)過程中必須始終滿足的對象，其內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的強度、應(yīng)力、尺寸、變形、單元構(gòu)建和結(jié)構(gòu)體系等，在實際的設(shè)計工作中，要保證設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)，其各項約束條件都滿足目標(biāo)的約束條件，也即符合規(guī)范的設(shè)計要求，從而做到最優(yōu)的設(shè)計。抗震規(guī)范GB50011-2010第3.6.6條明確規(guī)定，所有計算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計。

3.2 整體和局部的優(yōu)化

任何一個建筑項目，都一定具備層次性和復(fù)雜性兩個特點。就層次性來講，它包括了建筑的設(shè)計體系、結(jié)構(gòu)體系和安裝體系，這三個大體系之下又包括一個個小的下屬體系，在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要對下屬系統(tǒng)進行優(yōu)化，以打破多個布局之間的關(guān)聯(lián)作用，從而進行工程的疊加。就復(fù)雜性來講，它包括了選取結(jié)構(gòu)類型、選取零部件和選取建筑材料等方面。從兩大特點綜合來看，在設(shè)計中放在第一位的都不是應(yīng)該局部整體而是整體，這樣，才能夠達到最優(yōu)的優(yōu)化設(shè)計。

3.3 優(yōu)化建筑主體

建筑主體決定了房屋的安全性和可靠性。在房屋上部的結(jié)構(gòu)設(shè)計中便應(yīng)該首先建立模型并不斷進行優(yōu)化。過程的第一步是剪力墻的設(shè)置，保證其整體質(zhì)量均勻，從而使剛度中心與結(jié)構(gòu)中心重合，提高建筑對地震和大風(fēng)的抵抗能力。在設(shè)計中，如果滿足條件，那么應(yīng)盡可能地加大剪力墻的長度以減少剪力墻的數(shù)量，這樣有利于加強剪力墻的穩(wěn)定性同時降低混凝土的消耗。在剪力墻中一般會設(shè)置鋼材暗柱，如果剪力墻設(shè)計較大則可以相應(yīng)地減少鋼筋的使用，從而降低成本。但如果建筑本身不滿足設(shè)置較大剪力墻的條件或是要求建筑具備較高的抗壓抗震能力，那么就不能進行較大剪力墻的設(shè)計。

3.4 優(yōu)化排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)所在的房間通常進行機械設(shè)備的存放，由于較大的荷載能力以及荷載強度，應(yīng)該盡可能將排水系統(tǒng)建在低下室的房間中，根據(jù)國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計管道的預(yù)留尺寸和預(yù)留深度，并對樓板鉆孔的位置進行加固。另外，對于水平走向的管線也需要加以考慮，查看其是否有穿過稱重墻稱重柱的現(xiàn)象，應(yīng)極力避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。如果因為各項綜合因素或考慮，無法避免管線穿過相關(guān)稱重件的時候，那么就需要對被穿的稱重件重新加固。

3.5 優(yōu)化節(jié)約設(shè)計

建筑的設(shè)計在除去建筑的安全性、功能性上，最主要的目的顯示為了降低工程建設(shè)的投入，從而提高房屋的建設(shè)效益，因此，控制工程的造價便是關(guān)鍵問題。在設(shè)計中通常以優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計來降低造價。常規(guī)的房屋結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架和剪力墻結(jié)合的結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)都存在各自的優(yōu)缺點，結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計中需要對這三種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺進行深入的考量，結(jié)合實際的房屋需求，同時對造價和效益進行考慮，以設(shè)計出最節(jié)約的方案。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展，基本上能夠?qū)ο嚓P(guān)問題做出良好的解決，日后，應(yīng)繼續(xù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，做出深入的探討、分析，不斷的加強設(shè)計的可靠性、可行性。與此同時，要遵循新的理念，并不斷的融入到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的體系當(dāng)中，這樣才能創(chuàng)造出更高的價值。

參考文獻

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