結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于房屋建筑工程設(shè)計研究

李浩

摘要：本文主要分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，并提出了實(shí)際控制策略，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。只有在明確優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的情況下，才能使其更多的且科學(xué)有效的運(yùn)用于房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)作用的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化技術(shù);BIM 技術(shù);計算機(jī)

房屋建筑，作為提升人們生產(chǎn)生活水平的關(guān)鍵，其建設(shè)使用過程易受所處施工條件與市場環(huán)境多元化等因素問題影響。要想對其進(jìn)行科學(xué)有效控制，應(yīng)將房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)充分利用起來，即在明確技術(shù)運(yùn)用效果基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目建設(shè)要求與預(yù)期，來提高結(jié)構(gòu)作用的安全穩(wěn)定性。這樣一來，房屋建筑結(jié)構(gòu)，就能以安全性、經(jīng)濟(jì)性以及可持續(xù)性狀態(tài)作用于工程項(xiàng)目，進(jìn)而滿足建筑用戶日趨提升的舒適度與安全性需求。

一、研究房屋建筑結(jié)構(gòu)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，作為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展的關(guān)鍵，其能保證房屋結(jié)構(gòu)整體的安全性與空間資源的利用效率。然而，在設(shè)計實(shí)踐過程中，受復(fù)雜建設(shè)環(huán)境與市場環(huán)境多元化發(fā)展問題影響，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)有效性無法得到保證。長此以往，房屋建筑結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性不佳，就會阻礙建筑行業(yè)的健康發(fā)展。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)從科技手段出發(fā)，結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。這樣一來，就可規(guī)避不穩(wěn)定性因素所帶來的負(fù)面影響，進(jìn)而滿足人們對居住環(huán)境的舒適度與穩(wěn)定性需求。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）合理控制造價，節(jié)約土地資源

當(dāng)前階段，隨著建筑市場環(huán)境的高層化發(fā)展，高層建筑的建設(shè)、層數(shù)的增加，會導(dǎo)致占地節(jié)約量與建筑層數(shù)出現(xiàn)失衡問題。而工程總體建設(shè)造價居高不下，降低了房屋建筑工程建設(shè)使用的經(jīng)濟(jì)效益。為此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，應(yīng)強(qiáng)化土地節(jié)約量的控制力度，即通過協(xié)調(diào)好占地面積與造價間的關(guān)系，來將工程建設(shè)的總體造價成本控制在科學(xué)合理范圍，進(jìn)而規(guī)避不必要的消耗與浪費(fèi)現(xiàn)象。如此，房屋建筑結(jié)構(gòu)就能滿足預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益需求，最終達(dá)到提高工程建設(shè)整體質(zhì)量的目標(biāo)。

（二）滿足安全建設(shè)需求，降低結(jié)構(gòu)成本

由于房屋建筑物建設(shè)層數(shù)處于不斷增加狀態(tài)，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員將建筑物自重作為控制房屋整體框架梁柱承載能力的關(guān)鍵因素。在此優(yōu)化技術(shù)措施運(yùn)用下，不僅增加了建筑物的承載能力，還在一定程度上增加了墻體面積與梁柱體積。此外，因房屋建筑物的建設(shè)高度存在差異性，因此，會對墻面范圍造成影響。對其采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)措施后，成功通過降低內(nèi)外裝修面積來滿足建筑安全需求。而且，還大幅降低了房屋建筑工程項(xiàng)目建設(shè)使用的造價成本。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

分析以某高層住宅建筑工程為例，其地上為 10 層，地下為 2層，抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度（0.05g），地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類。實(shí)際技術(shù)分析過程，廣泛運(yùn)用了平板式筏形基礎(chǔ)。在建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇方面，主要采用了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)形式。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計模型優(yōu)化，應(yīng)將控制工作集中在變量選擇、函數(shù)確定以及施工條件衡量等方面：①變量選擇，要求結(jié)構(gòu)模型設(shè)計優(yōu)化人員注重參數(shù)變化幅度、考慮因素等，來降低房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與編程的難度。如此，設(shè)計優(yōu)化技術(shù)人員就可迅速找到與工程建設(shè)預(yù)期相符的數(shù)據(jù)。②參數(shù)確定。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，常見參數(shù)主要包括有：配筋率、軸壓比、含鋼量、構(gòu)件尺寸等。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員先要確定一組參數(shù)，進(jìn)行分析判斷參數(shù)的準(zhǔn)確性，以將房屋建筑物的建設(shè)成本控制在科學(xué)合理范圍。③基于對施工環(huán)境的考慮，應(yīng)將優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用集中在房屋受力限度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫限度上，即在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)過程中，應(yīng)從房屋施工條件與建筑使用方案入手，來對限制因素進(jìn)行調(diào)整控制，進(jìn)而強(qiáng)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)有效性。對于該建筑工程的主體上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)通過構(gòu)建相應(yīng)模型來進(jìn)行優(yōu)化技術(shù)控制。首先，要合理設(shè)置剪力墻，以提高其整體質(zhì)量的均勻性，盡可能使樓層平面剛度中心點(diǎn)重合于樓層整體結(jié)構(gòu)的重心。如此，就可以減輕地震或是風(fēng)力所帶來破壞影響。此外，如條件允許，應(yīng)加大剪力墻建設(shè)質(zhì)量控制力度，可通過延長剪力墻肢長度、控制墻肢數(shù)量等措施，來降低混凝土材料的使用數(shù)量。在對剪力墻內(nèi)部暗柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，合理減小鋼筋的含量，滿足最小配筋率要求。尤其是墻肢尺寸較大的剪力墻，應(yīng)控制含鋼量，從而進(jìn)一步提高造價成本的控制效果。值得注意的是，因本建筑工程對豎向構(gòu)件軸壓比提出了明確要求，所以，應(yīng)對剪力墻的構(gòu)造尺寸進(jìn)行相應(yīng)控制，以達(dá)到預(yù)期穩(wěn)定目標(biāo)。為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)與排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，優(yōu)化設(shè)計控制人員應(yīng)在排水系統(tǒng)專用房間中，對機(jī)械設(shè)備較多與荷載強(qiáng)度較大問題進(jìn)行重點(diǎn)控制。具體來說，就是將排水系統(tǒng)設(shè)置于地下室，并保證管道預(yù)留尺寸的合理性，以提高樓板自身的鉆孔位置。管道的建設(shè)過程，如穿越了承重墻，就應(yīng)及時加固墻體，來強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)置與管道網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)性，進(jìn)而規(guī)避房屋建筑結(jié)構(gòu)管道出現(xiàn)繞柱等不合理現(xiàn)象。強(qiáng)化計算機(jī)與其他數(shù)字信息技術(shù)的利用效率。這里的計算機(jī)能夠?yàn)榉课萁ㄖ慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供工具條件，如，通過模擬數(shù)據(jù)模型，來獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計改動所產(chǎn)生的結(jié)果。具體而言，BIM 技術(shù)優(yōu)化人員就是利用這一原理，通過模擬房屋建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型來提高工程項(xiàng)目施工建設(shè)質(zhì)量。對于計算機(jī)技術(shù)而言，其不僅能夠優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，還可對施工材料進(jìn)行配比、結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行模擬與數(shù)據(jù)分析。這樣一來，就可根據(jù)計算機(jī)技術(shù)將數(shù)據(jù)與設(shè)計工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，來獲得最具科學(xué)合理性的房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。在上述優(yōu)化技術(shù)背景下，高層建筑環(huán)境的復(fù)雜性，就可得到有效性控制，進(jìn)而滿足人們對建筑居住環(huán)境提出的舒適度與安全性需求。故，房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)將上述工作經(jīng)驗(yàn)，作為重點(diǎn)衡量依據(jù)，進(jìn)而推動所處區(qū)域建筑物建設(shè)使用環(huán)境的健康穩(wěn)定發(fā)展。

四、結(jié)語：

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作開展，需結(jié)合經(jīng)濟(jì)性與可持續(xù)性兩方面因素，來提高優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用的有效性。工程建設(shè)者應(yīng)提高結(jié)構(gòu)與建設(shè)環(huán)境的協(xié)調(diào)性，以達(dá)到預(yù)期。此外，還應(yīng)利用數(shù)字化技術(shù)對施工材料進(jìn)行配比、結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行模擬與數(shù)據(jù)分析，以使其在涉及的結(jié)構(gòu)環(huán)境效果不受影響。只有這樣才能保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量不受高層化發(fā)展市場環(huán)境與建設(shè)過程復(fù)雜等問題影響，進(jìn)而滿足用戶對房屋使用的需求。

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