建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

董賀頌

陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 陜西 西安 710038

引言

近年來，中國的建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模正在逐步擴(kuò)大，對(duì)建筑性能的需求也在增加。房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在后續(xù)項(xiàng)目的順利進(jìn)行中起著非常重要的作用。因此，為了不斷改進(jìn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)計(jì)劃并最大化發(fā)揮其作用和價(jià)值，必須將其與項(xiàng)目的實(shí)際情況相結(jié)合。建筑施工質(zhì)量對(duì)于科學(xué)合理地進(jìn)行工程布置至關(guān)重要，而且對(duì)于工程建設(shè)成本以及工程建設(shè)質(zhì)量也有著十分重要的關(guān)系。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及其必要性

（1）建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。從某種意義上講，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是復(fù)雜的。在設(shè)計(jì)階段，各部門之間的協(xié)調(diào)非常重要。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間建立一個(gè)相對(duì)和諧的關(guān)系，對(duì)降低技術(shù)施工成本具有重要作用。同時(shí)，必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用性、美觀性和經(jīng)濟(jì)性。提高建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，在施工過程中注意建筑的外觀也很重要。許多建筑設(shè)計(jì)師更注重建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和審美性，認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)將承受更大的荷載。如果不按照建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和基本結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，將會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生非常不利的影響。

（2）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性。規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需求主要體現(xiàn)在以下方面：首先要從提高建筑結(jié)構(gòu)安全性的客觀要求出發(fā)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用科學(xué)合理的優(yōu)化方法，并提前發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的缺陷。為了防止由于結(jié)構(gòu)承載力不足，并且難以滿足抗震加固的要求的情況發(fā)生，避免工程不能按時(shí)交工。其次，根據(jù)對(duì)建筑物功能性的實(shí)際要求，隨著建筑項(xiàng)目的建設(shè)水平逐漸提高，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量的要求也越來越高。不僅滿足基本的安全要求，而且還需要考慮建筑結(jié)構(gòu)的美觀性和實(shí)用性，仔細(xì)設(shè)計(jì)功能分區(qū)，并確保室內(nèi)空間規(guī)劃和設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性[1]。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用

（1）對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型進(jìn)行建立。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。在信息基礎(chǔ)的支持下，可以應(yīng)用模型構(gòu)造和分析的方法來保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性，并準(zhǔn)確地判斷優(yōu)化效果。在建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：一是科學(xué)合理地選擇設(shè)計(jì)變量，主要根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，結(jié)合目標(biāo)控制參數(shù)確定設(shè)計(jì)變量和變化范圍。科學(xué)選擇設(shè)計(jì)計(jì)算范圍和變量，不僅可以滿足總體設(shè)計(jì)和區(qū)域設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)也減少了計(jì)算步驟，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的效率。其次，確定了目標(biāo)函數(shù)。基于模型設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法主要是利用各種目標(biāo)函數(shù)對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化。同樣重要的是找到一個(gè)不僅滿足設(shè)計(jì)要求，而且選擇目標(biāo)功能來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的群體，降低指標(biāo)參數(shù)的成本直接影響設(shè)計(jì)優(yōu)化的最終效果。

（2）優(yōu)化排水管道系統(tǒng)。這對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)也非常重要。特別是在設(shè)計(jì)穿墻的管道時(shí)，必須事先做碰撞實(shí)驗(yàn)，制定科學(xué)合理的施工計(jì)劃，并固定好埋孔以確保足夠的位置和尺寸。如果在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，管道系統(tǒng)需要穿過結(jié)構(gòu)墻，則必須對(duì)結(jié)構(gòu)墻采取各種加固措施。模型計(jì)算可用于確定墻是否在負(fù)載能力的影響下?lián)p壞管道，從而破壞建筑物和管道并有效改善系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)避免纏繞管道，以便于施工。在這一階段，BIM軟件通常被用來模擬建筑物的結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，可以應(yīng)用適當(dāng)?shù)能浖δ埽龠M(jìn)管道碰撞檢測的有效完成。從這個(gè)角度看，對(duì)于提高建筑結(jié)構(gòu)的合理性和施工工藝質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（3）對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善。在規(guī)劃建筑物主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時(shí)，對(duì)剪力墻與剪力墻暗柱進(jìn)行設(shè)置是十分重要的內(nèi)容之一。在優(yōu)化建筑技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要結(jié)合工程要求和實(shí)際條件來設(shè)置抗震墻，相關(guān)設(shè)計(jì)者需要采取許多步驟來提高抗震墻的完整性并提高抗震墻的質(zhì)量，并且在促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面起著非常重要的作用。另外，隱藏柱的作用在房屋建筑的抗震墻中非常重要，不僅影響地震墻的穩(wěn)定性，而且影響建筑結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和安全性。嘗試優(yōu)化建筑物整個(gè)生命周期的影響，他們對(duì)每個(gè)建筑項(xiàng)目都有自己的壽命，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，建筑項(xiàng)目進(jìn)入了各個(gè)階段。因此，設(shè)計(jì)人員需要正確理解建筑物的壽命和每個(gè)階段的主要特征，并將其作為科學(xué)合理地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的前提[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法應(yīng)用期間需要注意的問題

（1）對(duì)方法的適用性進(jìn)行高度關(guān)注。在住宅結(jié)構(gòu)工程中，建筑結(jié)構(gòu)起著非常重要的作用。為了保證優(yōu)化方法的適用性，應(yīng)選擇科學(xué)完善的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，以提高優(yōu)化方法的應(yīng)用合理性，為工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性打下良好的基礎(chǔ)。因此，設(shè)計(jì)人員在選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)方法時(shí)，應(yīng)從工程基礎(chǔ)設(shè)施的角度考慮本工程的地形、地形條件、專業(yè)水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，從而不斷提高建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的適應(yīng)性和科學(xué)性。

（2）對(duì)設(shè)計(jì)中的利益協(xié)調(diào)工作進(jìn)行做好。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，參與項(xiàng)目建設(shè)的各部門能夠及時(shí)有效地解決結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，從而達(dá)到良好的結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果，為各方搭建一個(gè)協(xié)調(diào)溝通的平臺(tái)。應(yīng)采取科學(xué)、適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行分析和討論，為設(shè)計(jì)建筑的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了環(huán)境。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中確定業(yè)主人員也非常重要。在結(jié)構(gòu)規(guī)劃過程中，設(shè)計(jì)人員需要采取適當(dāng)?shù)拇胧┡c施工人員和監(jiān)理人員進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)。邀請有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覅⒓樱浞职l(fā)揮指導(dǎo)作用。在征求各方專業(yè)意見后，開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。

4 結(jié)束語

總而言之，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)的建設(shè)對(duì)提高土木工程質(zhì)量和降低建設(shè)成本具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在本文中，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，這提高了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量，有效地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。