云南省曲靖市師宗縣建筑工程勘察設(shè)計室 云南曲靖 655700

摘要：隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，建筑行業(yè)得到了顯著發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計也在不斷進步，極大推動了我國房屋建筑行業(yè)的發(fā)展與優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容，關(guān)系到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，本文將對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用進行分析，從而表現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重要性。

關(guān)鍵詞：房屋設(shè)計；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；建筑工程

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是房屋建設(shè)項目的重要內(nèi)容，設(shè)計優(yōu)化將決定著后期施工的質(zhì)量與穩(wěn)定，一般都通過精確的計算將房屋設(shè)計方案確定下來。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅能夠?qū)⒎课萁ㄖ€(wěn)定性提升，還能增強耐用性與美觀性。由此，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應用到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中是一項重要內(nèi)容，下面將對相關(guān)內(nèi)容具體分析。

一、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概述

（一）房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方法內(nèi)涵

要想使建筑施工更加方便、高效就要做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，能夠?qū)⒔ㄖ囆g(shù)性與美學特征有效結(jié)合起來，進而體現(xiàn)房屋功能與建設(shè)內(nèi)涵的一種設(shè)計方式，在前期設(shè)計當中，能夠不斷優(yōu)化與選擇方案，最終得到舒適安全的房屋建筑，兼顧質(zhì)量與美觀。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化特征

結(jié)構(gòu)設(shè)計方法具有廣泛性，涉及的領(lǐng)域較廣；結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具有較強的美觀性與實用性；結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化注重實用；結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能體現(xiàn)環(huán)保與節(jié)能，與可持續(xù)發(fā)展理念相契合；結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具有較強的科學性與技術(shù)性；設(shè)計師在確保建筑質(zhì)量的同時，也要不斷嘗試新的樣式，進而使結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具有創(chuàng)新性。

二、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應用的必要性

注重質(zhì)量安全與舒適性是傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循的原則，但如果不能控制好建筑造價，將使建筑成本增加，影響到建筑單位收益，一般都會將設(shè)計階段造價控制在4%～7%左右，并且很多缺陷也將出現(xiàn)在設(shè)計中，影響到建筑結(jié)構(gòu)美觀性與實用性，樣式不夠新穎，不具有吸引性，難于滿足居住者的需求[1]。而在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應用現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法則能體現(xiàn)出經(jīng)濟性與實用性，達到藝術(shù)與功用的統(tǒng)一，有效整合經(jīng)濟價值與生態(tài)價值，使建筑施工材料達到優(yōu)化使用與節(jié)省，使房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與使用壽命延長，綜合效益得以體現(xiàn)。此外，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法還能夠使成本得到節(jié)約，節(jié)省至5%～30%左右，真正實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置與利用，體現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟效益。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的內(nèi)容

即使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法具有顯著特征，優(yōu)勢較多，但依然要將質(zhì)量優(yōu)化與控制作為首要任務，不能過分追求經(jīng)濟效益而出現(xiàn)偷工減料、縮短工期等情況。即使得到了優(yōu)化的設(shè)計方案，但質(zhì)量卻得不到保證，最終使業(yè)主利益受損。這是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應用到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題。此外，要結(jié)合實際施工情況與標準對設(shè)計方案進行優(yōu)化，使各項數(shù)據(jù)、信息更加準確[2]。

四、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用方法

（一）房屋整體設(shè)計優(yōu)化

使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法要先對結(jié)構(gòu)進行計算與分析，構(gòu)建出結(jié)構(gòu)立體優(yōu)化模型，最后對結(jié)構(gòu)進行科學分析。具體步驟如下：

首先，將設(shè)計變量擬定出來，設(shè)計變量對建設(shè)設(shè)計有著重要參考價值，是一個重要參數(shù)值，并能影響到預定參數(shù)，進而將設(shè)計工作量降低。其次，要對優(yōu)化目標函數(shù)進行擬定；將模型約束條件確定下來。約束條件分為四個，分別是應力約束、變形約束、裂縫約束以及彈性約束。在使用優(yōu)化方法時，需要構(gòu)建出一個穩(wěn)定性的優(yōu)化變量，非線性優(yōu)化方法應用較多，能夠使計算更加方便，實現(xiàn)約束條件的轉(zhuǎn)化，使用Powell、拉式乘法對約束條件進行計算。最后，對模型優(yōu)化并擬建，進而將模型參數(shù)求解出來，能夠及時發(fā)現(xiàn)模型中存在的問題，加深優(yōu)化處理，使房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量提升[3]。

（二）房屋建筑分部結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

1、建筑基礎(chǔ)拉梁設(shè)計優(yōu)化

為使建筑抗震效果增強，減少外界環(huán)境影響，可以將短柱形式作為建筑基礎(chǔ)設(shè)計。將建筑相鄰的短柱距離進行控制，1/10為兩個相鄰短柱到中心基礎(chǔ)拉梁的截面高度。建筑施工中，為使建筑高度得到控制，當高度過低時，要將使用的鋼筋適當減少，這樣能夠使建筑抗震性能得以增強，為使拉梁彎矩與混凝土框架結(jié)構(gòu)達到一致，可將基礎(chǔ)梁設(shè)計為最大值[4]。

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，連續(xù)梁的設(shè)計也是重點內(nèi)容，按照單梁方法對連續(xù)梁進行設(shè)計較為常見，在建筑陽臺邊梁設(shè)計中更為普遍，鑒于陽臺承受的荷載小，為使計算更方便，會使用連續(xù)單梁設(shè)計法，將房屋結(jié)構(gòu)耐受性與穩(wěn)定性降低，還會造成端柱與邊梁伸縮性能降低，收縮應力加大，梁的承載力降低。為此，要使用科學方法對連續(xù)梁進行設(shè)計，對連續(xù)梁支座上部負筋配置進行優(yōu)化，減少按照單梁設(shè)計方法設(shè)計，使房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強[5]。

2、基礎(chǔ)設(shè)計荷載設(shè)計優(yōu)化

如果建筑樓層低，不需要反復對建筑基礎(chǔ)抗震性進行核驗，只需校驗一次就可以。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是建筑主要結(jié)構(gòu)類型，在優(yōu)化設(shè)計時，要控制好風荷載，防止荷載較大影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。如果樓層低于8層，則符合總高度控制指標，如果關(guān)鍵受力部位不在軟性粘質(zhì)土層當中，可將抗震能力檢驗步驟省去。

3、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土框架優(yōu)化是一項重要內(nèi)容，是關(guān)鍵的設(shè)計優(yōu)化部位，鑒于結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土框架，并且鋼筋混凝土框架優(yōu)化過程中要先對風載荷進行考慮，要使用準則法優(yōu)化結(jié)構(gòu)。將有限單元法應用在已知的結(jié)構(gòu)截面中，分析整體結(jié)構(gòu)的受力情況，再通過分解結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對每一個單元結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使用公式將結(jié)構(gòu)參數(shù)推導出來，計算出最終的框架優(yōu)化等級。需要結(jié)合不同材質(zhì)墻面選擇不同的設(shè)計優(yōu)化方法，輕質(zhì)墻體可使用建筑結(jié)構(gòu)周期設(shè)計優(yōu)化方法，建筑結(jié)構(gòu)使用年限與設(shè)計周期限度一致，折減系數(shù)為0.6～0.9，將建筑結(jié)構(gòu)計算周期與折減系數(shù)相乘，最終得出折減計算結(jié)果[6]。

4、概念設(shè)計

概念設(shè)計就是在充分考慮各種影響因素以后，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)性能對房屋使用性能進行全面增強，減少設(shè)計疏漏的過程。為使房屋結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，減少自然災害的破壞，就要使材料剛度達到均勻標準，使用延性設(shè)計，減緩地震損害。

概念設(shè)計要點與中性思想是特定的空間，可以使用整體概念制定總體設(shè)計方案，處理結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與構(gòu)件、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在相同設(shè)計方案中，建筑結(jié)構(gòu)組成會出現(xiàn)變化，即使結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)確定，但在分析方法上存在不同?？梢允褂糜嬎銠C技術(shù)處理這些問題，對結(jié)構(gòu)規(guī)律進行判斷，總結(jié)工程經(jīng)驗，最終得到設(shè)計優(yōu)化結(jié)果，這就是概念設(shè)計思想。

結(jié)語：

總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)是一個不斷進步與發(fā)展的技術(shù)，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應用能夠體現(xiàn)建筑經(jīng)濟性與美觀性，進而滿足居住者的需求，提升居住者的生活舒適性與安全性，還能將施工單位造價成本降低，獲得經(jīng)濟效益與社會效益。

參考文獻：

[1]陳家華.關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用探析[J].價值工程，2014（17）：92-92，93.

[2]辛海虹.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用[J].價值工程，2010，29（27）：121-121.

[3]陳亞杰.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（17）：963-964.

[4]曹同德.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（14）：419-419.

[5]劉曉軍.關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用探析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（8）：3343-3343.

[6]馬秀林.淺析結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（19）：5848-5849.