結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

曹孫陽(yáng)

摘?要：伴隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)步伐的推進(jìn)，社會(huì)各界對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作有了更高要求。為此，這就需要相關(guān)企業(yè)在開(kāi)展房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從實(shí)際出發(fā)，最大限度地沖破布局之間的傳統(tǒng)格局，不斷優(yōu)化和創(chuàng)新。基于此，本文主要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要出發(fā)，闡述了房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，最后結(jié)合實(shí)例加以分析。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化方法;應(yīng)用分析

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

眾所周知，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，主要指的是利用合理的設(shè)計(jì)理念，在理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在保障建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上，滿足住宅建筑的使用需求。其不僅有助于控制建筑整體質(zhì)量、保證建筑安全，還能有效的控制房屋建筑工程的成本預(yù)算，促進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的提升。

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，面對(duì)日益稀缺的土地資源，高層建筑將成為未來(lái)城市建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，設(shè)計(jì)人員必須熟練掌握和運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并加以?xún)?yōu)化，才能有效地保證施工質(zhì)量，擴(kuò)大施工企業(yè)的市場(chǎng)需求，從而有效地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在住宅建設(shè)過(guò)程中，住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可以有效地提高建筑質(zhì)量和效果，并能有效地降低建設(shè)成本，從而為施工企業(yè)獲得更多的效益。在保障性住房建設(shè)中，要遵循的原則是提高保障性住房建設(shè)的整體水平。在保障房建設(shè)安全的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)師要在設(shè)計(jì)方案上力求創(chuàng)新和大膽，超前設(shè)計(jì)思路，敢于在實(shí)踐中探索和改進(jìn)，同時(shí)適當(dāng)降低成本，優(yōu)化保住房建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，全面提高房屋建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

2?房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1?整體優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層次性和復(fù)雜性對(duì)設(shè)計(jì)工作提出了更高的要求。因此，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要從整體出發(fā)，把各部分有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)局部和整體的合理優(yōu)化，保證房屋質(zhì)量。從建筑的角度，包括建筑的角度。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)各住宅結(jié)構(gòu)的附屬體系進(jìn)行優(yōu)化。就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性而言，主要涉及建筑材料和構(gòu)件的選擇。在設(shè)計(jì)中要充分了解原材料的市場(chǎng)價(jià)格，保證住宅質(zhì)量，合理控制成本;利用Bim和GIS技術(shù)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的空間設(shè)計(jì)，保證空間設(shè)計(jì)的平衡和利用率的合理性。因此，住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化應(yīng)做到局部?jī)?yōu)化與整體優(yōu)化相結(jié)合。

2.2 建筑地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為建筑基礎(chǔ)的一部分，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須把安全作為最重要的設(shè)計(jì)原則。根據(jù)場(chǎng)地條件，綜合研究地質(zhì)、土壤、地下水等因素的影響，選擇合適的解決方案。例如，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，合理選擇樁長(zhǎng)作為樁端支護(hù)厚度，可以選擇樁基礎(chǔ)類(lèi)型，并進(jìn)行多種優(yōu)化方案比較，選擇經(jīng)濟(jì)可行的適宜方案。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以滿足地質(zhì)條件、沉降條件和地基承載力的要求，分析整體沉降和不均勻沉降，最終選擇具有較高經(jīng)濟(jì)效益的樁基，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)了施工周期和節(jié)約成本，保證了地基的安全。

2.3 上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)非常重要。因此，在上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，剪力墻具有良好的整體性和抗震性能，合理布置剪力墻顯得尤為重要。在建筑結(jié)構(gòu)剪力墻的具體布置上，首先要盡量圍繞結(jié)構(gòu)布置，在結(jié)構(gòu)中間減少剪力墻的布置，以提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，同時(shí)，要保證剪力墻的質(zhì)量是均勻的，保證樓板平面剛度中心與結(jié)構(gòu)重心重合，減少外荷載的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。另外，應(yīng)盡量采用普通剪力墻，墻肢長(zhǎng)度宜較長(zhǎng)，兩端宜與翼墻連接，以減少小墻腿和短肢墻的數(shù)量，保證剪力墻結(jié)構(gòu)體系的合理優(yōu)化，使之不僅發(fā)揮作用其優(yōu)點(diǎn)是抗側(cè)力強(qiáng)，同時(shí)也降低了工程造價(jià)。

2.4 結(jié)構(gòu)同建筑的協(xié)調(diào)優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了保證建筑的整體協(xié)調(diào)性，在房屋墻、柱的布置過(guò)程中，必須結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以滿足相應(yīng)的房屋平面要求。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有整體性的特點(diǎn)，不宜過(guò)于復(fù)雜。同時(shí)，墻、柱應(yīng)合理計(jì)算并布置在相應(yīng)位置。此外，樓層的高度和橫截面面積應(yīng)協(xié)調(diào)一致。在樓梯、電梯的設(shè)計(jì)中，要保證建筑結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，充分體現(xiàn)剛?cè)岵?jì)的原則，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全，控制自重。對(duì)于非承重構(gòu)件，可選用重量輕、韌性好、彈性性能好的材料。在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，建筑材料的彈性力可以與地震力相互作用，從而提高建筑物的抗震性能。

2.5?建筑結(jié)構(gòu)的安全性能設(shè)計(jì)優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的最基本原則是保證住宅建筑的安全。特別是在當(dāng)前高層建筑逐漸成為城市建筑發(fā)展的主要趨勢(shì)，這對(duì)高層建筑的穩(wěn)定性和安全性提出了更高的要求。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容是提高建筑的整體抗震能力，不斷提高建筑的剛度、穩(wěn)定性和承載力，保證建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要設(shè)置合理的剪力墻，以保證剪力墻的整體均勻性，使樓板的平面剛度中心點(diǎn)與樓板整體結(jié)構(gòu)的重心重合。同時(shí)，充分考慮經(jīng)濟(jì)條件，盡可能選用極限抗拉能力強(qiáng)的鋼筋材料，并采取隔震措施，將阻尼與隔震技術(shù)相結(jié)合，形成延性結(jié)構(gòu)的抗震體系，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力建筑。

3?工程案例分析

某地區(qū)一辦公建筑項(xiàng)目，共七層，項(xiàng)目采用鋼筋混凝土構(gòu)筑結(jié)構(gòu)體系，受到施工場(chǎng)地因素的制約，建筑平面寬度為16.3米，長(zhǎng)度為58.8米。項(xiàng)目采用現(xiàn)澆式安裝框架的梁、板。下面對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

3.1?建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

首先，合理選擇設(shè)計(jì)變量，通常設(shè)計(jì)變量是對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)影響最大的參數(shù)。本項(xiàng)目主要對(duì)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要影響參數(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析，對(duì)影響較小或變化范圍較小的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，選取對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)影響較小的因素作為預(yù)定參數(shù);其次，指出通過(guò)一組滿足預(yù)定條件的函數(shù)，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，有效地降低了工程造價(jià)，為施工生產(chǎn)創(chuàng)造了有利因素，清除模型約束。主要包括建筑結(jié)構(gòu)的尺寸、強(qiáng)度、構(gòu)件和裂縫寬度。在約束目標(biāo)的過(guò)程中，要參考住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，保證約束條件的設(shè)置滿足建筑工程的設(shè)計(jì)要求，從而實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2?分布結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.2.1 基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)合本項(xiàng)目樓層少的特點(diǎn)，故在建筑基礎(chǔ)選擇中采用短柱形式。同時(shí)為了保障基礎(chǔ)梁配筋能滿足最小配筋標(biāo)準(zhǔn)，需要在設(shè)計(jì)中控制基礎(chǔ)拉梁的截面高度在短柱中心距的0.05左右。

3.2.2 基礎(chǔ)負(fù)載設(shè)計(jì)優(yōu)化，由于本項(xiàng)目采用的鋼筋混凝土構(gòu)筑體系，因此，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮風(fēng)力負(fù)載的影響，并制定相應(yīng)的優(yōu)化策略。

3.2.3 計(jì)算結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型建立完成后，可以進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算，有助于發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的存在的問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就可以制定相應(yīng)的處理措施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。

4?結(jié)語(yǔ)

總之，為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是促進(jìn)建筑業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要措施。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要認(rèn)識(shí)到自己工作的重要性，嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)建筑規(guī)范，根據(jù)實(shí)際情況不斷完善和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略，通過(guò)引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，在保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提高建筑性能和使用性能，滿足人們多樣化的住房需求。

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作者身份證號(hào)：360102199105118015