摘要：本文首先概述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性，然后介紹了設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的流程，最后闡述了在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，以供參考。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)優(yōu)化;重要性;流程;應(yīng)用
1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，指的是在設(shè)計(jì)期間創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，采用科學(xué)的方法對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化和篩選，最終保證設(shè)計(jì)方案能滿(mǎn)足各方面需求。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，采用設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的作用如下：第一，在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可以提高經(jīng)濟(jì)性、美觀性；第二，能夠節(jié)約建筑成本，有效保護(hù)建筑周邊的自然環(huán)境。由此可見(jiàn)，應(yīng)用設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，能夠提高房屋建筑的綜合效益，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，同時(shí)為建筑企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)。和傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相比，設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠降低建設(shè)成本，調(diào)查顯示能降低30%左右。具體分析認(rèn)為，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，其一能充分利用各種建筑材料和資源，尤其是對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行協(xié)調(diào)，提高空間使用率；其二實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，在保證建筑安全的基礎(chǔ)上，延長(zhǎng)使用壽命，保護(hù)居民的人身財(cái)產(chǎn)安全；其三能幫助設(shè)計(jì)人員認(rèn)真選擇設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。
2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的流程
2.1結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)。第一步，選擇變量。從實(shí)際設(shè)計(jì)工作中來(lái)看，重要的數(shù)值、參數(shù)是決定設(shè)計(jì)方案的依據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以作為變量使用。舉例來(lái)說(shuō)，在建設(shè)目標(biāo)中，包括價(jià)格參數(shù)、預(yù)期損失參數(shù)；在工程控制中，包括房屋結(jié)構(gòu)的可靠性參數(shù)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該選擇變化小、干擾少的參數(shù)，才能降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，盡早確定滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)。第二步，確定函數(shù)。在多個(gè)類(lèi)似的函數(shù)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該選擇出最佳的函數(shù)，要求滿(mǎn)足房屋截面尺寸、鋼筋尺寸面積，然后對(duì)函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行分析，以降低建設(shè)成本。第三步，衡量條件。從房屋結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性出發(fā)，設(shè)計(jì)約束指標(biāo)包括房屋尺寸、架構(gòu)剛度、變形限度、受力特點(diǎn)、單元組件、墻體裂隙、結(jié)構(gòu)可塑性等。而且，還要考慮到房屋結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，保證各個(gè)條件都滿(mǎn)足規(guī)定要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化。
2.2確定計(jì)算方法。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)伴有大量的計(jì)算過(guò)程，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，就是基于復(fù)雜變量和多種設(shè)計(jì)條件下的計(jì)算。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，計(jì)算過(guò)程中應(yīng)該演算各種數(shù)據(jù)，將附加約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)椴桓郊蛹s束條件，方便得出計(jì)算結(jié)果。另外，計(jì)算方法的種類(lèi)較多，而且各自具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件選擇出最為簡(jiǎn)便的計(jì)算方法，以節(jié)約計(jì)算時(shí)間、減輕計(jì)算工作量。
2.3選擇最優(yōu)程序。確定房屋結(jié)構(gòu)模型，并經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，下一步就要求設(shè)計(jì)人員從中選擇最優(yōu)程序。對(duì)于最優(yōu)程序的要求，一是具有完整的功能，二是可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)。這種程序是由多個(gè)小程序組合而成，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要作用。
2.4分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論。面對(duì)最優(yōu)程序和計(jì)算結(jié)果，此時(shí)設(shè)計(jì)人員要對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)論進(jìn)行分析，明確不同設(shè)計(jì)方案之間的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)，綜合分析后確定最佳設(shè)計(jì)方案。由于房屋建設(shè)成本高，會(huì)涉及多個(gè)當(dāng)事人的利益，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從多個(gè)角度進(jìn)行思考[3]。例如從宏觀角度分析各種利益關(guān)系，處理好經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)含量之間的關(guān)系。值得注意的是，片面追求經(jīng)濟(jì)效益、不顧技術(shù)創(chuàng)新的做法是不可取的；應(yīng)該在保證技術(shù)含量的基礎(chǔ)上，盡量降低經(jīng)濟(jì)成本。
3、在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用
3.1整體和局部?jī)?yōu)化�？v觀建筑工程設(shè)計(jì)的共同特點(diǎn)，主要是復(fù)雜性、層次性?xún)蓚�(gè)方面。具體到復(fù)雜性，指的是原材料、零部件、結(jié)構(gòu)類(lèi)型的確定；具體到層次性，指的是結(jié)構(gòu)體系、安裝體系、設(shè)計(jì)體系等，每個(gè)體系又包含著諸多下屬體系。房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，要求設(shè)計(jì)人員從每個(gè)下屬體系入手，打破不同布局之間的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)工程疊加的效果。由此可見(jiàn)，房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)該將落腳點(diǎn)放在整體上，而不是局部上，只有這樣才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
3.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化�；A(chǔ)是房屋建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，基礎(chǔ)質(zhì)量決定了建筑整體的質(zhì)量，因此對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化具有重要意義。從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)看，常見(jiàn)如樁基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)等，優(yōu)化內(nèi)容在于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足施工標(biāo)準(zhǔn)，考慮到地質(zhì)條件的差異性。以樁基礎(chǔ)為例，計(jì)算抗拔樁的承載力時(shí)，首先應(yīng)該從土層參數(shù)入手，確定承載力特征值；然后根據(jù)這一數(shù)值計(jì)算出抗拔樁的鋼筋數(shù)量，確保滿(mǎn)足承載力要求；最后實(shí)施靜載試驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。
3.3上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。建筑工程的上部結(jié)構(gòu)具有多種類(lèi)型，因此設(shè)計(jì)優(yōu)化方案也應(yīng)該具有針對(duì)性，具體如下：第一，磚混結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免在承重墻上開(kāi)較大洞口；設(shè)置構(gòu)造柱、墻垛長(zhǎng)度、建筑層數(shù)時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行；結(jié)構(gòu)體系中不要采用混合承重的形式。第二，框架結(jié)構(gòu)，首先合理布置柱網(wǎng)、柱距，確保整體結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。其次，單純從平面布局來(lái)看，兩側(cè)剛度稍大、中部剛度稍小，能夠避免扭轉(zhuǎn)過(guò)大的現(xiàn)象，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。最后，梁截面、柱截面應(yīng)該合理設(shè)計(jì)，避免過(guò)大或過(guò)小，不僅影響美觀性，還會(huì)浪費(fèi)材料，而且要保證梁和柱的中線相互重合。第三，剪力墻結(jié)構(gòu)，一方面應(yīng)該確保結(jié)構(gòu)重心、建筑平面形心相吻合，從而提高建筑剛度，避免出現(xiàn)分布不均的情況。另一方面，在保證結(jié)構(gòu)計(jì)算安全的前提下，剪力墻和建筑隔墻應(yīng)該相互重合，如此有利于提高空間利用效率，增強(qiáng)舒適程度。
綜上所述，隨著生活水平的提升，人們對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求也在不斷增加，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合效益，成為人們追求的目標(biāo)。在設(shè)計(jì)優(yōu)化方法中，包括結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)、確定計(jì)算方法、選擇最優(yōu)程序、分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論四個(gè)步驟，能夠?qū)Ψ课萁ㄖ恼w和局部、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以促進(jìn)建筑質(zhì)量的提升。
參考文獻(xiàn)：
[1]黃云.簡(jiǎn)論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化思路與應(yīng)用[J].建筑•建材•裝飾,2014,(13):238-239.
[2]張振興,劉寧波,何偉等.復(fù)雜造型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與施工[J].施工技術(shù),2014,(9):11-15,27.
[3]林可勃.試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及造價(jià)成本控制[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2014,(12):145-146.
[4]閆新紅,王雄飛.淺談房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2014,(2):44-44.
[5]周清明.簡(jiǎn)議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用[J].城市建筑,2015,(20):66,106.
