結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用與探究

王啟飛

摘要：在對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中需要遵守安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、方便施工以及美觀這五項原則，這就要求我們在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時不能一蹴而就，應(yīng)考慮對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在保證安全、實(shí)用和美觀的前提下，盡最大能力降低工程造價、提升建筑空間的使用性能和使用效率。本文對如何將設(shè)計中的優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析與探究。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化技術(shù);應(yīng)用與探究

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必將引入優(yōu)化設(shè)計概念、思路及技術(shù)，以滿足建筑產(chǎn)品在安全性、美觀性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性和使用功能等方面的要求，從而為人們帶來舒適的生活和居住環(huán)境。由此可見，加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用的研究是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的意義

1.1 降低工程造價

利用房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)方法進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于有效降低工程造價將會起到十分積極的幫助作用。根據(jù)之前已有的相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，經(jīng)過優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的投資與傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的投資相比，甲方投入工程建設(shè)的資金降低幅度在5%～30%之間。這是因?yàn)椋捎媒Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的合理連接、合理并科學(xué)的利用建筑材料的各項性能，將建筑內(nèi)部的各個結(jié)構(gòu)單元有機(jī)的協(xié)調(diào)起來，做到各盡所能，發(fā)揮其各項性能潛力，以此來滿足甲方對建筑產(chǎn)品在安全性、經(jīng)濟(jì)性和使用功能等方面的多樣化要求。根據(jù)已施工的工程項目所反饋的信息來看，經(jīng)過采用優(yōu)化技術(shù)方法設(shè)計的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本一般縮減的幅度均在5%～30%之間，均產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，使得建筑產(chǎn)品的建設(shè)成本有效的降低。因此，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于有效提升房屋建筑整體經(jīng)濟(jì)性能夠起到積極意義。

1.2 確保安全性

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中首先要做到的一點(diǎn)就是保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計符合安全性要求。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在采用優(yōu)化設(shè)計技術(shù)進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，不能僅簡單的追求整體造價的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)在保證安全的前提下去尋求經(jīng)濟(jì)性。如果能夠?qū)?yōu)化設(shè)計技術(shù)有效應(yīng)用到其中不但能夠保證房屋建筑安全性，同時還能夠不斷提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。與此同時，在開展房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中通過應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)也能夠找出之前設(shè)計所存在的問題與不足，能夠解決之前設(shè)計當(dāng)中所存在的結(jié)構(gòu)受力不合理的情況。

1.3 完善功能性

在房屋建筑工程設(shè)計過程中，如果設(shè)計人員想要保證房屋整體的設(shè)計質(zhì)量，提升房屋建筑整體的協(xié)調(diào)性、美觀性以及實(shí)用性，就必須要做好工程設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計工作。使其在設(shè)計過程中不斷的進(jìn)行房屋建筑的優(yōu)化設(shè)計，這樣才能使得房屋建筑的各項功能有效完善、協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這對于建造出質(zhì)量更高、安全性更大的房屋建筑有著十分積極的幫助作用。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 做好房屋建筑壽命和階段優(yōu)化工作

實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)使用壽命優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)，具體可就以下幾方面內(nèi)容展開闡述：①在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)使用期限優(yōu)化設(shè)計時需充分考慮到建筑工程自身特點(diǎn)，隨后根據(jù)當(dāng)前房屋建筑優(yōu)化設(shè)計實(shí)際情況開展設(shè)計工作，提出可行性較高的優(yōu)化設(shè)計實(shí)施方案，促使房屋建筑工程使用壽命得到極大延長。②從房屋建筑工程結(jié)構(gòu)的階段性特點(diǎn)著手，設(shè)計人員還可準(zhǔn)確掌握每一階段存在特點(diǎn)，結(jié)合不同的特點(diǎn)制定提出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案，并確保優(yōu)化設(shè)計方案的科學(xué)合理性，并能在大大提高房屋建筑使用期限基礎(chǔ)上充分保障施工人員安全性。另外施工方還要積極吸收借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)施工技術(shù)工藝，不斷展開創(chuàng)新優(yōu)化研究工作，充分凸顯先進(jìn)技術(shù)存在優(yōu)勢，從而為房屋順利建造完成營造良好條件。

2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計模型

在建筑結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化過程中：①選擇變量。一般來說，在建筑設(shè)計方案中，建筑師扮演著極其重要的角色。設(shè)計人員在設(shè)計中，要注重參考變化幅度不大、考慮因素不多等參數(shù)，進(jìn)而降低建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程的難度，設(shè)計人員也可以迅速找到與設(shè)計目標(biāo)相符合的數(shù)據(jù)。②確定函數(shù)。設(shè)計人員確定的一組函數(shù)，要與配筋率、房屋結(jié)構(gòu)尺寸、經(jīng)濟(jì)性等相符合，進(jìn)而將建設(shè)成本保持在合理范圍內(nèi)。③衡量施工條件。要想給予建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的保障，必須要深入分析房屋的受力極限、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力裂縫的限值等。在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員要從房屋施工條件出發(fā)，結(jié)合建筑使用方案，并對設(shè)計中存在的限制因素進(jìn)行深入分析，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性。

2.3 節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化必須以綠色建筑思維理念為前提和基礎(chǔ)，設(shè)計人員要正確運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計方法。具體方法包括：第一，要結(jié)合項目所處的地理位置、氣候條件和所在地城市規(guī)劃的具體情況，有的放矢地選擇建筑的朝向，這么做不僅可使住戶有好的采光照射，也為室內(nèi)通風(fēng)營造了溫暖溫馨的良好環(huán)境，可謂是一舉多得;第二，要統(tǒng)籌兼顧，不能只顧建筑的美觀而不考慮座向風(fēng)向，只要設(shè)計科學(xué)合理，則會有效降低室內(nèi)熱量損耗，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的最佳效果;第三，要采取優(yōu)化措施，完善房屋建筑的維護(hù)工作。對屋頂、門和窗戶等要提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在面對陽光一側(cè)，窗面積可適當(dāng)擴(kuò)大，有條件的也可增加窗戶數(shù)量，這種設(shè)計方式會提升室內(nèi)的采光度。在背光一側(cè)，可適當(dāng)減少窗的面積或數(shù)量，避免熱量過多散失，以利節(jié)能。第四，打造綠色建筑，不使用國家和地方禁止和限制使用的建筑材料及制品。在設(shè)計中，盡可能多采用高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)鋼材等，以達(dá)到在滿足同等受力要求的同時，降低鋼材的用量。最大限度的利用滿足環(huán)保要求再生原料生產(chǎn)的建筑材料。

2.4 地基與基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

一般情況下，對于一個工程來說，地基與基礎(chǔ)工程造價占比總工程造價的10%～30%左右，有的甚至更多。因此，結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計工程師在進(jìn)行地基與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行多方案優(yōu)化設(shè)計并進(jìn)行比對。地基與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案比對時，應(yīng)綜合考量建造成本和時間成本。一般情況下，深基礎(chǔ)造價較高、地基處理次之、淺基礎(chǔ)最便宜。同時，在選擇基礎(chǔ)方案時，還應(yīng)經(jīng)對擬建工程的類型、高度、工程地質(zhì)情況、地下水位的高低等綜合考量后，確定最終的基礎(chǔ)方案。只有經(jīng)多組地基與基礎(chǔ)的設(shè)計方案比較后，方能選出受力最合理、造價最經(jīng)濟(jì)且能滿足上部結(jié)構(gòu)使用要求的基礎(chǔ)形式。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時需要注意的事項

3.1 重視工程的前期工作

設(shè)計階段在房屋建筑工程整個建設(shè)周期內(nèi)是最為關(guān)鍵的一環(huán)，其將會對房屋建筑的性能、施工成本以及質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員就應(yīng)當(dāng)在建筑工程開始的最初階段參與到建筑方案的設(shè)計過程中，并將自身的設(shè)計理念與思路都有效地融合到現(xiàn)代房屋建筑設(shè)計當(dāng)中。之后，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員再結(jié)合實(shí)際情況對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，保證在建筑工程的最初節(jié)點(diǎn)，整個工程就已經(jīng)有了一個比較完整的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理念。

3.2 注重房屋內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

在開展房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員不但要對建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，同時還需要對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。同時，還需要將這種設(shè)計理念都貫穿到整個設(shè)計過程當(dāng)中，只有這樣，才能夠保證后期施工順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

現(xiàn)今人們的經(jīng)濟(jì)水平得到了極大地提升，對居住房屋在質(zhì)量、外觀、舒適上都提出了很高的要求，因此房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在目前設(shè)計工作中占據(jù)了十分重要的地位。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要不斷完善設(shè)計水平和技術(shù)，就要不斷進(jìn)行設(shè)計的優(yōu)化工作，在保證建筑結(jié)構(gòu)可靠性的同時降低建筑成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周恒.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案[J].智能城市，2017（12）：95.

[2]武彥章.建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用[J].建筑設(shè)計管理，2017（36）.