【摘要】當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的市場(chǎng)具有較為激烈的市場(chǎng)，因此相關(guān)人員應(yīng)將優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品提供給業(yè)主、將設(shè)計(jì)產(chǎn)品所具有的經(jīng)濟(jì)性有效提高。然而由于結(jié)構(gòu)造價(jià)在建筑的產(chǎn)品中占據(jù)較大比重，若優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)可將建筑物所具有的安全度進(jìn)一步提高、將工程造價(jià)降低?；诖嘶A(chǔ)上，本文對(duì)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)用進(jìn)行分析研究，以期將相關(guān)參考依據(jù)提供給同行業(yè)人士。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化；方法；房屋結(jié)構(gòu)

1.前言

固體藝術(shù)中較為重要的一類(lèi)為建筑，其集設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、美觀于一體。通常情況下，對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)而言，其設(shè)計(jì)方面要求做到美觀、安全、經(jīng)濟(jì)、適用，且便于施工作業(yè)，與此同時(shí)要盡可能將空間利用度提高，最大化以及充分發(fā)掘有限資源，進(jìn)而將經(jīng)濟(jì)適用目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)。為了將上述目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)上就應(yīng)廣泛應(yīng)用優(yōu)化方法，在突出結(jié)構(gòu)安全、造型美感的同時(shí)，促使房屋合理、經(jīng)濟(jì)。

2.各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

建立與優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)的模型首先應(yīng)布置適宜的剪力墻，且將應(yīng)將剪力墻的平面具有對(duì)稱以及均勻分布的特點(diǎn)、有機(jī)結(jié)合樓層結(jié)構(gòu)的重心以及樓層平面的剛度中心等原則有效遵循，進(jìn)而將風(fēng)荷載的作用下以及水平地震下扭轉(zhuǎn)效應(yīng)盡量減少；如果建筑房型是允許的那么應(yīng)將大開(kāi)間的剪力墻的結(jié)構(gòu)形式優(yōu)先采用，且將剪力墻的墻肢長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)，這樣可將剪力墻的墻肢總數(shù)減少，亦在樓層的側(cè)向具有相同剛度時(shí)可將剪力墻混凝土的用量大大減少。與此同時(shí)因?yàn)榘禈妒羌袅Φ慕Y(jié)構(gòu)中采用最多鋼筋的部位，在采取大開(kāi)間的剪力墻后可在較大程度上將暗樁中鋼筋用量減少；然而如果建筑物處在較差的地質(zhì)條件中，且建筑對(duì)于抗震亦有更高要求，那么應(yīng)盡量的避免對(duì)大開(kāi)間的剪力墻類(lèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行采取；確定好墻柱之后跨高比在5以內(nèi)的連梁高度通常采取窗頂以及樓層間高度[1]。若跨高比在5以上，具有較大跨度的那些框架梁高度應(yīng)采取跨度1/12；建筑樓板的厚度應(yīng)同相應(yīng)規(guī)定相滿足，且將樓層層高與層數(shù)準(zhǔn)確輸入，進(jìn)而可對(duì)每個(gè)樓層對(duì)應(yīng)荷載進(jìn)行正確計(jì)算；有效確定構(gòu)件后就要進(jìn)行人工的修改以及干預(yù)如梁端的鉸接設(shè)置與框支梁柱的定義、風(fēng)荷載、混凝土的容量等相關(guān)參數(shù)與定義，使計(jì)算模型匹配于實(shí)際建筑；最后要電算設(shè)計(jì)結(jié)果，且對(duì)電算結(jié)果所具有的合理性進(jìn)行分析。

2.2房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樁基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

從樁型的角度而言灌注樁以及預(yù)制樁是樁基礎(chǔ)主要包括的兩類(lèi)。因?yàn)槌蓸兜恼麄€(gè)過(guò)程中較難把握灌注樁的質(zhì)量，同時(shí)其施工的周期同預(yù)制樁相較而言更長(zhǎng)，所以滿足基礎(chǔ)總重、上部承載以及沉降控制基礎(chǔ)上應(yīng)將預(yù)制樁盡量使用。且因?yàn)橥ǔ５那闆r下基礎(chǔ)深度不斷增加的同時(shí)，相關(guān)地基土對(duì)于樁端阻力與樁身側(cè)摩阻力亦出現(xiàn)不斷增大的現(xiàn)象，所以選樁時(shí)應(yīng)盡可能的選取長(zhǎng)度較大的那些；從樁位的角度而言，要想減少鋼筋用量與基礎(chǔ)底板的厚度應(yīng)將軸線樁盡量采用，亦在剪力墻下盡量的對(duì)其進(jìn)行布置。

2.3房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)以及給排水的調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

因?yàn)榻o排水的專(zhuān)用房間內(nèi)具有設(shè)備基礎(chǔ)與設(shè)備存在，同其他房間相較而言其具有更大荷載。所以應(yīng)在半地下室亦或地下室內(nèi)盡量設(shè)置水泵間；由于給排水的房間內(nèi)具有粗細(xì)不均且數(shù)量眾多的管道，所以預(yù)埋件以及預(yù)留孔洞的位置與尺寸應(yīng)較為準(zhǔn)確，且有效加強(qiáng)樓板孔的局部。且對(duì)于水平管道將梁柱穿過(guò)的現(xiàn)象要盡量避免；在管道將承重墻穿過(guò)時(shí)應(yīng)將加固措施有效采??；為了避免管道繞梁以及繞柱的現(xiàn)象發(fā)生要確保結(jié)構(gòu)布置將良好條件創(chuàng)造給管網(wǎng)系統(tǒng)；在建筑內(nèi)尤其為高層的建筑內(nèi)布置空調(diào)設(shè)備時(shí)應(yīng)同衛(wèi)生間、樓梯以及電梯等布置于核心區(qū)域內(nèi)，所以進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中應(yīng)將該類(lèi)房間內(nèi)的樓面負(fù)荷重點(diǎn)考慮，以免此類(lèi)房間內(nèi)因?yàn)楣艿垒^多而導(dǎo)致超載現(xiàn)象發(fā)生。

2.4房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑以及結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要密切配合建筑結(jié)構(gòu)以及建筑平面，進(jìn)而將美觀實(shí)用以及結(jié)構(gòu)合理的目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)[2]。布置建筑墻柱應(yīng)同建筑物中平面功能的要求相滿足；為了實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)盡量的統(tǒng)一各個(gè)房間的開(kāi)間進(jìn)深；而建筑體系在保證盡量簡(jiǎn)單的同時(shí)墻柱應(yīng)較難出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象，且截面的面積不應(yīng)具有明顯變化發(fā)生，與樓層內(nèi)的標(biāo)高之間盡量的維持一致，亦不可對(duì)夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置；在應(yīng)力集中亦或者受力復(fù)雜的那些轉(zhuǎn)角部位不可布置樓梯與電梯，應(yīng)將輕質(zhì)材料盡量使用在非承重的構(gòu)件中，而為了減輕結(jié)構(gòu)的自重對(duì)承重構(gòu)件進(jìn)行選用時(shí)可將高強(qiáng)材料有效選取。規(guī)則且簡(jiǎn)單是建筑整體的布置中應(yīng)遵循的原則，且為了避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)要盡量使建筑的剛心以及質(zhì)心重疊在一起。

2.5房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

對(duì)軸線樁進(jìn)行采取的前提下應(yīng)將條形承臺(tái)盡量選用。如果建筑物不具備地下室，那么應(yīng)對(duì)條形的承臺(tái)梁進(jìn)行布置；如果有地下室那么應(yīng)將水底板以及條形的承臺(tái)梁有效采?。蝗羧绻ㄖ哂休^低高度，那么承臺(tái)梁高就可等同于地下室中止水板的厚度；如果建筑具有較高高度，那么應(yīng)該依據(jù)計(jì)算來(lái)確定梁高。通常止水板荷載取值應(yīng)依據(jù)上部結(jié)構(gòu)的總重中20%同水浮力的和以及上部結(jié)構(gòu)的總重中30%當(dāng)中更大的部分來(lái)計(jì)算。然而當(dāng)前部分人覺(jué)得該值要以最不利的水位來(lái)對(duì)水浮力進(jìn)行考慮。

2.6房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)以及電氣之間調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

若電氣管線易導(dǎo)線形式安裝于金屬管外部亦或者樓板以及墻體處，有可能使預(yù)制結(jié)構(gòu)具有較為困難的施工。因此若管線貫穿了建筑梁在梁預(yù)制的時(shí)候應(yīng)將孔洞事先留下，與此同時(shí)保證墻體厚度同梁寬度一樣。若無(wú)法保證一樣，那么應(yīng)確保墻體一側(cè)的平面相齊于梁側(cè)平面，進(jìn)而確保管線不會(huì)在墻體的外面裸露。絕大部分房屋的建筑內(nèi)部電梯房具有較多空洞包含在里面，亦具有較多預(yù)埋構(gòu)件。因此應(yīng)單獨(dú)計(jì)算電梯房所具有的強(qiáng)度，進(jìn)而確保設(shè)計(jì)合理的同時(shí)對(duì)施工質(zhì)量的安全進(jìn)行有效保證[3]。

2.7房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中整體優(yōu)化以及局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)分析

層次性以及復(fù)雜性這兩類(lèi)系統(tǒng)性設(shè)計(jì)特點(diǎn)為所有建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)中皆包含的部分：而從復(fù)雜性而言主要包括構(gòu)件選用、材料、結(jié)構(gòu)選型等；若從層次性而言主要包括設(shè)備安裝的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以及建筑設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，且每個(gè)系統(tǒng)又可分為較多的子系統(tǒng)。進(jìn)行設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中若優(yōu)化每一個(gè)子系統(tǒng)亦或者分系統(tǒng)，那么實(shí)際上是將局部之間橫向的聯(lián)系隔斷，疊加起來(lái)而形成的那個(gè)工程并非具有最優(yōu)化的整體。

2.8房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中壽命期內(nèi)的分段優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

在限定的那些使用期限以內(nèi)，每一項(xiàng)目工程中每一環(huán)節(jié)可以挑選的設(shè)計(jì)方案皆很多，換句話而言即每一個(gè)階段皆有優(yōu)化的方案存在。相關(guān)設(shè)計(jì)人員可依據(jù)每個(gè)階段性質(zhì)對(duì)對(duì)應(yīng)的一些優(yōu)化方法進(jìn)行選取，也就是說(shuō)優(yōu)化工程的壽命期，最終在每個(gè)階段皆優(yōu)化項(xiàng)目，確保建筑施工質(zhì)量的同時(shí)將企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益大幅提升。

3.結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與科技取得不斷提高，而廣大民眾的生活亦隨之不斷提升，民眾對(duì)于房屋建筑亦具有更高的要求，要求建筑本體的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及功能性較強(qiáng)。而建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可將上述目標(biāo)較好的實(shí)現(xiàn)，因此現(xiàn)在及未來(lái)房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)遵循優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，優(yōu)化升級(jí)房屋建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將更適宜的一個(gè)物質(zhì)生存以及發(fā)展環(huán)境提供給民眾。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]王愛(ài)娟，劉士英.探析建筑結(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[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，23（5）：39-41.