房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

文/鄭寶磊 山東建大建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 山東濟(jì)南 250012

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

1.1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的首要意義在于節(jié)約土地資源，實(shí)現(xiàn)土地資源利用的最大化，我國(guó)土地資源緊缺，城市化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致城市中的用地面積供不應(yīng)求，在進(jìn)行城市內(nèi)建筑物設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)建筑物進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑物對(duì)于土地資源的充分合理利用，保證建筑物的質(zhì)量和實(shí)用性。其次，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義在于大部分的建筑物由于僅僅考慮對(duì)質(zhì)量的嚴(yán)格把握，忽視了預(yù)算成本，導(dǎo)致實(shí)際建筑成本增加，加大建筑成本，不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化，因此，要進(jìn)行對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，降低建造成本。最后是基于對(duì)建筑物美觀性的考慮，往往一個(gè)地區(qū)的環(huán)境要實(shí)現(xiàn)美觀和新穎，就需要保持建筑物的美觀性和創(chuàng)新性，因此要對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其美觀性。目前房屋建筑物對(duì)于人們的生活息息相關(guān)，要保證建筑物的質(zhì)量過關(guān)，就必須實(shí)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，保證建筑物的良好質(zhì)量和美觀性，實(shí)現(xiàn)房屋建筑水平的創(chuàng)新和與時(shí)俱進(jìn)，根據(jù)時(shí)代的審美需求進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)房屋建筑的設(shè)計(jì)初衷和設(shè)計(jì)意義。

1.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化原則

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)對(duì)技術(shù)含量要求較高的專業(yè)性活動(dòng)，因此設(shè)計(jì)人員只有充分結(jié)合建筑物的各項(xiàng)指標(biāo)以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，才能選擇更為恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案，滿足優(yōu)化目標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化包括對(duì)房屋頂部、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及屋內(nèi)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)房屋布局情況、受力以及價(jià)格等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，探索能夠平衡買賣雙方利益的優(yōu)化方案。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)首先要求房屋建筑的平面建造質(zhì)量與房屋剛性結(jié)構(gòu)基本一致，建筑的平面結(jié)構(gòu)盡量對(duì)稱，確保在水平荷載下建筑物的穩(wěn)定性，其次遵循漸進(jìn)原則，在豎直方向?qū)Ψ课莩兄亟Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的使用，同時(shí)在優(yōu)化方案中加入對(duì)環(huán)境的保護(hù)措施，在保證房屋使用功能和安全性的基礎(chǔ)之上，盡可能地突出美感。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟

2.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的本質(zhì)在于從變量中提取重要參數(shù)，建筑工程往往涉及多個(gè)數(shù)值，這些數(shù)值通常是設(shè)計(jì)人員定稿的參考值，因此對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)首先是選擇變量，一個(gè)變化因素較小的數(shù)值參考指標(biāo)對(duì)于設(shè)計(jì)具有重要意義，能夠有效降低建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化和相關(guān)計(jì)算工作的難度，有利于設(shè)計(jì)師更快地找到設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)組，從而選擇最佳設(shè)計(jì)方案。出于對(duì)房屋結(jié)構(gòu)耐久性的考慮，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)結(jié)合房屋的尺寸、結(jié)構(gòu)、剛性和變形與裂隙限度等多個(gè)方面分析，確保各個(gè)條件都能滿足相關(guān)要求。其次，在設(shè)計(jì)時(shí)，將房屋橫截面以及鋼筋的尺寸提前設(shè)定，設(shè)計(jì)人員需要找出符合事先設(shè)定值的函數(shù)組，做好目標(biāo)函數(shù)的確定及約束條件，才能最大程度地滿足設(shè)計(jì)要求，降低有關(guān)費(fèi)用。

2.2 優(yōu)化計(jì)算方法

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化涉及多項(xiàng)復(fù)雜的變量，計(jì)算方法也很多，在演算過程中需要根據(jù)需求盡量選擇簡(jiǎn)便的運(yùn)算方法，才能提高設(shè)計(jì)師的工作效率，避免不必要的精力耗費(fèi)。此外，功能與用途齊全且運(yùn)轉(zhuǎn)高效的設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化上能夠發(fā)揮重要作用，因此設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)程序選擇的重視度。在各種數(shù)據(jù)計(jì)算之后，設(shè)計(jì)師需要認(rèn)真分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論，找到設(shè)計(jì)方案間的共通點(diǎn)與差異，綜合衡量后確定最佳方案。房屋建筑投資成本較高，涉及的利益成員也較多，因此設(shè)計(jì)師在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)還需要結(jié)合工程效益以及技術(shù)含量等條件多角度思考，避免出現(xiàn)顧此失彼的情況。

3、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

3.1 整體、局部?jī)?yōu)化

由于房屋建筑工程項(xiàng)目具有明顯的層次性以及復(fù)雜性特征，所以在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)時(shí)，需要將其層次性特征納入分析的范疇中，注重對(duì)整體、局部的合理優(yōu)化。而房屋建筑工程的層次性主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、安裝三個(gè)體系，而這三個(gè)體系又包含了更多的下屬體系。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)這些因素進(jìn)行綜合性的分析及優(yōu)化，突破布局的橫向關(guān)聯(lián)和疊加工程，分別從整體和局部?jī)蓚€(gè)方面對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，避免對(duì)建筑的使用材料、選擇零部件以及選擇結(jié)構(gòu)類型等方面產(chǎn)生更為復(fù)雜的影響，確保設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的積極作用能夠得到充分的發(fā)揮。

3.2 協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，施工設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注重提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理性以及適用性，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠與房屋結(jié)構(gòu)整體平面具有較高的融合性，促使兩者之間處于一個(gè)緊密的配合狀態(tài)。設(shè)計(jì)人員在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)中的柱和墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，確保柱面和墻面的協(xié)調(diào)性，避免出現(xiàn)柱與墻的錯(cuò)位問題，促使兩者之間具有較強(qiáng)的一致性，同時(shí)，還應(yīng)該注重房間開間進(jìn)深的統(tǒng)一性，避免樓層的截面與高度出現(xiàn)明顯的差異。此外，還需要注重對(duì)樓梯方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化。由于高強(qiáng)度建材較為輕便，致使其作用力會(huì)集中在轉(zhuǎn)角區(qū)域。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對(duì)樓梯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在采用高強(qiáng)度建材的同時(shí)，還應(yīng)該避免鋼芯、重心交疊出現(xiàn)扭曲的問題，以確保鋼芯、重心的交疊。

3.3 節(jié)能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和繁榮，對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的呼聲越來越高，綠色建筑理念的興起要求我們?cè)谶M(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中充分考慮有關(guān)節(jié)能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這不僅滿足了人們對(duì)于建筑物功能化的需求，也降低了建造成本和使用成本，有利于低碳節(jié)能和保護(hù)環(huán)境。在節(jié)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，要注意房屋建筑物的建設(shè)材料使用，選用新型的低碳環(huán)保節(jié)能材料，保證室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化，減少房屋內(nèi)有害物質(zhì)的產(chǎn)生，還要注意對(duì)于房屋內(nèi)附屬設(shè)施的選用，選用一些節(jié)能減排的附屬設(shè)施和家具家電等，這樣不僅對(duì)于生活質(zhì)量有所提升，還可降低生活的使用成本，減少污染物的排放。

結(jié)語：

房屋建筑不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì)是勢(shì)在必行的，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化有利于保障建筑的安全利用，可以很好的保障人們的生命、財(cái)產(chǎn)的安全。因此，相關(guān)企業(yè)與工作人員必須在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中樹立主人翁的意識(shí)，要切實(shí)的提高自身責(zé)任的危機(jī)感，不斷的適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，要充分解決房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的問題，為人們的生活提供有力的保障。總而言之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者們應(yīng)該要不斷的進(jìn)行工程的實(shí)踐。