王景功

摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是近年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新型技術(shù)，它能夠使設(shè)計(jì)者從被動(dòng)的分析、核驗(yàn)轉(zhuǎn)而進(jìn)入主動(dòng)的設(shè)計(jì)角色，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域新的發(fā)展。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠更合理地利用材料的性能和局部空間，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部得到最好的協(xié)調(diào)，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求的安全規(guī)范。本文就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的闡述。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用;房屋結(jié)構(gòu)

前 ?言

隨著人們的生活水平日益提高，人們對(duì)居住條件的要求也越來(lái)越高;而在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)觀念與方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，以盡量提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性、合理性與經(jīng)濟(jì)性，為房屋建筑的使用者提供美觀、實(shí)用、安全、舒適的房屋建筑。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化簡(jiǎn)言之就是要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)之初，要綜合考慮建筑的用料和環(huán)保等因素，結(jié)合一定的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，以最小的經(jīng)濟(jì)投入，換取最合理的最環(huán)?？茖W(xué)的房屋。一方面滿足房屋用戶的安全和質(zhì)量的要求，另一方面還要在審美與外觀上有些突破。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高質(zhì)量再加工的過(guò)程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不能降低任何房屋的質(zhì)量或者其他的使用價(jià)值，而單方面的考慮到外觀的美化。必須在保證質(zhì)量的前提之下作出優(yōu)化設(shè)計(jì)。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點(diǎn)

1.科學(xué)地遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們不僅對(duì)于相關(guān)的專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)熟練地掌握，有相對(duì)量的實(shí)踐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成功案例，也要深諳此專業(yè)的相關(guān)的法律條文和規(guī)范設(shè)計(jì)，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案貫穿于項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。但是目前的我國(guó)的相關(guān)的文件還不是很完善，對(duì)于一些大的工程的涵蓋面不夠廣，一些小的施工的細(xì)節(jié)也沒(méi)有明確的規(guī)定，甚至一些硬性的條文已經(jīng)不適合當(dāng)代的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等等，這些問(wèn)題的存在就對(duì)設(shè)計(jì)師提出了更高層次的要求。

2.結(jié)構(gòu)工程師前期參與和主動(dòng)參與的重要性

強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動(dòng)參與是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重中之重。理論的設(shè)計(jì)與實(shí)踐的建筑施工是存在差別的，部分好的設(shè)計(jì)理念在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中是難以實(shí)現(xiàn)的，所以這就要求設(shè)計(jì)師不但在設(shè)計(jì)方面具有獨(dú)特的構(gòu)思和先進(jìn)的理念，還要對(duì)相關(guān)的建筑的實(shí)施方面的知識(shí)有所了解，在設(shè)計(jì)的同時(shí)兼顧施工的實(shí)際，尋求二者的均衡點(diǎn)。

3.加強(qiáng)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)系統(tǒng)的工作，需其它專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合。從建筑學(xué)發(fā)展角度分析，現(xiàn)代建筑是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備三大要素構(gòu)成的綜合產(chǎn)品，所以在實(shí)施中要強(qiáng)化分工與合作，強(qiáng)化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構(gòu)成要素有機(jī)結(jié)合的完美作品。在整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)展中，建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，二者的結(jié)合不僅能夠達(dá)到實(shí)用美觀大方的效果，而且可以使結(jié)構(gòu)受力更趨于合理進(jìn)而降低成本和簡(jiǎn)化施工。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要利用適宜的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的形勢(shì)、構(gòu)件尺寸、布局等進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)，從而滿足房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求。在建筑方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就要進(jìn)入配合，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性是否合理在方案階段就決定了大部分。

1.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到多重因素的影響，致使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，所優(yōu)化的目標(biāo)只能夠滿足一個(gè)或者幾個(gè)方面的要求，不能同時(shí)滿足整個(gè)工程的需求。設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同樣受到設(shè)計(jì)進(jìn)度、建筑功能等因素的制約，使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)無(wú)法達(dá)到最佳。

2.一些房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中，通常是從小處著眼，即對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面進(jìn)行優(yōu)化，從而忽視了結(jié)構(gòu)尺寸與構(gòu)件截面在結(jié)構(gòu)整體中的作用。因此，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中，不能僅僅優(yōu)化結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面，還要考慮結(jié)構(gòu)的整體性，比如房屋周邊的梁柱截面有時(shí)候不是單純的為了滿足計(jì)算配筋的要求，而是保證結(jié)構(gòu)整體更好的抗扭能力，以保證房屋建筑整體的穩(wěn)定性與可靠性。

3.隨著人們對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的不斷提高，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的變量也在不斷增加。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須提高重視，以提高優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的效率。但是，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)算法已經(jīng)不能滿足房屋優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求，需要設(shè)計(jì)人員針對(duì)問(wèn)題，提出創(chuàng)新的設(shè)計(jì)算法，以提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的有效性。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)重要性

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，是我國(guó)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展的表現(xiàn)，也是建筑事業(yè)發(fā)展的需要。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，可以有效地提高房屋結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性與經(jīng)濟(jì)性。（1）隨著房屋建筑層數(shù)的增加，對(duì)房屋地基承載力的要求也將相應(yīng)提高，在應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)后，將有效增加房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與柱的承載力，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加合理，房屋結(jié)構(gòu)的可靠性也隨之提高;（2）合理的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將提高設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，主要表現(xiàn)在房屋建筑之間的日照間距減少，節(jié)約了土地資源;創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以提高建筑材料的應(yīng)用效率，降低房屋建筑的成本，提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

五、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用措施

1.概念設(shè)計(jì)優(yōu)化與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

每一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，都具有多種結(jié)構(gòu)及布局設(shè)計(jì)，即使建筑物的結(jié)構(gòu)布局已經(jīng)被確定，并且處于相同的荷載狀況，也依然有很多種分析方法。建筑分析中的材料、設(shè)計(jì)參數(shù)、荷載取值等都不是固定不變的，處理建筑物的細(xì)節(jié)問(wèn)題也是要隨機(jī)應(yīng)變的，尤其是計(jì)算機(jī)軟件不能解決的問(wèn)題，更需要設(shè)計(jì)人員親自來(lái)做出分析判斷。

2.概念設(shè)計(jì)處理

實(shí)際房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題處理概念設(shè)計(jì)問(wèn)題具有多種形式，但是所追求的共同目的是在任何外來(lái)影響下，建筑結(jié)構(gòu)都可以穩(wěn)固應(yīng)對(duì)或者僅是受到很低損害，這也是概念設(shè)計(jì)中要處理的基本實(shí)際狀況。由此可見(jiàn)，概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容即為將建筑物所可能遭到的各種破壞因素以及相應(yīng)的預(yù)防措施。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)用性與藝術(shù)性結(jié)合

建筑物其實(shí)就是建筑師的藝術(shù)品，建筑師在設(shè)計(jì)建筑物的時(shí)候，始終期望將自己的意圖表達(dá)得淋漓盡致，追求藝術(shù)性與實(shí)用性的最佳融合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員首先要保證所涉及房屋建筑的安全性，然后對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改善，不斷完美，以全面體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)師的美學(xué)意圖。

六、結(jié)束語(yǔ)

房屋結(jié)構(gòu)作為房屋建筑的重要組成部分，在房屋建筑中起到支撐、保護(hù)的作用，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到房屋建筑的質(zhì)量。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須改革設(shè)計(jì)理念與方法，積極進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化，從不同角度、多個(gè)層面對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中房屋結(jié)構(gòu)的不足，從而有效地提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，促進(jìn)房屋結(jié)構(gòu)向著經(jīng)濟(jì)化、科學(xué)化、多樣化等方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭智垚，樂(lè)肖軍. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2011.

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