劉佳依

(江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉佳依

(江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院)

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，近幾年，建筑行業(yè)也得到了空前的發(fā)展，而當(dāng)前市場需求量巨大，建筑行業(yè)為滿足當(dāng)前的市場需求量，通常是加快建設(shè)速度，但是缺忽視了建筑質(zhì)量的問題，在這種情況下，房屋質(zhì)量問題引起了社會廣大人士的關(guān)注，對于房屋建設(shè)是否合理，是否具有科學(xué)依法性等問題提出一系列的問題，在目前保證市場需求化的同時建筑企業(yè)如何保證房屋的質(zhì)量安全性。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；技術(shù)改革

0.引言

在如今全信息化時代，隨著人們生活水平的不斷提高，對房屋結(jié)構(gòu)也提出新的要求，而建筑企業(yè)也應(yīng)盡量做到符合現(xiàn)代化的需求，才能不被新時代所淘汰。如今，人們在對房屋外觀精致的同時對其質(zhì)量也是格外上心，近前幾年，建筑性行業(yè)發(fā)展迅速，在我國掀起了一股“購房風(fēng)潮”，而近幾年房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展前景卻不太樂觀，雖說也我國國情有關(guān)，但對于其建筑企業(yè)房屋質(zhì)量的不滿也有一定的因素，傳統(tǒng)的建筑房屋結(jié)構(gòu)不僅花費(fèi)巨大，且大部分無得得到社會人士的認(rèn)可，因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須得到優(yōu)化，針對現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足之處，筆者將這些問題進(jìn)行探索所分析，期望能給各大建筑企業(yè)未來發(fā)展提供參考。

1.我國建筑業(yè)的現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)

在我國大城市如北京上海等地，建筑行業(yè)在其設(shè)計(jì)方面得到了廣泛的認(rèn)同，與之相比的是在我國小城市的地方，因?yàn)榈叵蘧钟蛐缘葐栴}建筑行業(yè)并沒有得到較好的發(fā)展，人們對于房屋設(shè)計(jì)審視不瞞，以致于不少房地產(chǎn)行業(yè)專請外國人士進(jìn)行設(shè)計(jì)，而中國式設(shè)計(jì)卻往往無人問津，在其建筑方面不僅耗時耗力，其經(jīng)濟(jì)收益也無法達(dá)到令人滿意的效果，對于建筑商而言，最好的房屋建筑不僅用最少的投資，還希望房屋的建筑在美觀、質(zhì)量、可靠性、安全等方面都體現(xiàn)出更大的突破，而對于這些則必然對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，而從傳統(tǒng)的房屋建筑可以看出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅省時省力，還能相對應(yīng)的節(jié)約成本問題。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用

2.1 降低建筑成本

結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)相比于傳統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，不但在成本方面有了較好的改善，同時在其質(zhì)量方面也取得的良好效果。例如：在對高樓層與多層樓層建設(shè)時，樓層越高，其層數(shù)便越多，樓層面積越大，反而占地面積不會太大，大大的降低了建筑成本，但其建設(shè)難度也愈發(fā)的高，不僅要考慮樓層與樓層之間的距離，還要考慮房基所能承受的壓載重量；多樓層用戶則不需要考慮此類問題，但對于占地面積較廣。建設(shè)成本大大增加的同時也浪費(fèi)了建筑面積。就于兩者之間相比較，對于建筑商來說無疑是高數(shù)樓層的方案比較容易讓人接受，不僅節(jié)約成本，而且得到利益的最大效益化，此時便對房屋結(jié)構(gòu)有了一個較高的要求。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的體現(xiàn)

在對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，不僅要考慮設(shè)計(jì)房屋的基本作用及其安全性，還應(yīng)該考慮到將房屋外觀設(shè)計(jì)完美。房屋設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本問題就在這里，用比較通俗的語言便是：利用最直觀的設(shè)計(jì)方案讓房屋不僅美觀且具有安全可靠。這對房屋設(shè)計(jì)師的要去越愈發(fā)的高，在其保證建筑安全的情況下對建筑實(shí)行視覺美觀的享受，因此，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時，設(shè)計(jì)師應(yīng)不斷挑戰(zhàn)創(chuàng)新，在最基本的建筑平面設(shè)計(jì)圖上加上一些設(shè)計(jì)師獨(dú)特的想法，將平面盡量做到規(guī)則可靠對于質(zhì)量中心與剛度中心應(yīng)的差異性減少到最小。從而使建筑在高承壓之下不扭曲不變形，而在豎向布置上應(yīng)做到豎向承重構(gòu)件能上下貫通，盡量避免使用轉(zhuǎn)換層，從而減少結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方面的麻煩；豎向剛度最好的結(jié)果是“能不變則不變，要變則漸變”，這是對于突變處在水平荷載在會不會出現(xiàn)較為嚴(yán)重性的應(yīng)力集中問題的基本，而且這對于結(jié)構(gòu)是否能抗壓的基礎(chǔ)問題。

3.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式在建設(shè)房屋時的步驟

3.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

對于相應(yīng)的變量時，建筑結(jié)構(gòu)本身的主要參數(shù)的變量將影響到建筑結(jié)構(gòu)方式，比如在控制目標(biāo)的相關(guān)參數(shù)時，成本損失A2與結(jié)構(gòu)的成本Aw等相關(guān)參數(shù)的約束性，對于影響不是太大，其范圍不大或者局部分性的人相關(guān)結(jié)構(gòu)要求等就可以作為設(shè)計(jì)要求的一批參數(shù)，這些我們可以用預(yù)定參數(shù)來表示，這樣也可以使得我們能夠?qū)τ谠趯τ谠O(shè)計(jì)量，計(jì)算量、編制等的工作量減少。

3.2 對目標(biāo)函數(shù)的確定性

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時，我可以通過尋找一些能夠滿足與預(yù)定條件平面圖上的幾何尺寸、鋼筋水泥的截面積等失效的概率的數(shù)值，進(jìn)而使得在工程成本造價時減少開支。

3.3 確定在進(jìn)行中的約束條件

房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是要存在一定的可靠度，進(jìn)而約束優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)優(yōu)化的條件包括：裂縫尺度大小約束、結(jié)構(gòu)本身結(jié)束、數(shù)據(jù)約束、體系約束、構(gòu)件單元約束等一系列相關(guān)的約束條件，在對建筑房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時，我們應(yīng)該從一開始就應(yīng)該比較約束條件與彈塑性約束性的相比條件，進(jìn)而確保每一個約束條件都可以滿足相關(guān)要求，進(jìn)而做出最符合實(shí)際的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。同時，我們還可以根據(jù)房屋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)成具有多種約束性在問題上不復(fù)雜。在對約束性的優(yōu)化問題方面企業(yè)可以使用相應(yīng)的分析進(jìn)行計(jì)算，比較常見的方法有符復(fù)合性法。Powcll的方法。而去我們可以根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)，對其房屋進(jìn)行分析，使用優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出一個基本模型，用編寫以及具有運(yùn)算速度的一個方案，進(jìn)而做出一個較為合理的程序。

3.3 結(jié)果分析

企業(yè)必須以通過相對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析與探索，進(jìn)而挑出一個最佳設(shè)計(jì)方案。在這個挑選過程中，企業(yè)要進(jìn)去全方面問題的思考，從多個角度進(jìn)行分析，這一過程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中極為重要，因?yàn)楹侠淼倪x擇方案不但可以保證建筑結(jié)構(gòu)的美觀。同時還具備了安全性、合理性以及適用性。最重要的是還能在對成本問題上得到有效的控制，不僅考慮到了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性，也沒有忽視相關(guān)的技術(shù)，這樣才能合理的進(jìn)行下一步德爾工作。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

4.1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化前應(yīng)注意的問題

工程上的造價是有前期提出的方案來決定的，很多設(shè)計(jì)師往往忽視了這一點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)師們應(yīng)該注意前期的設(shè)計(jì)方案問題。

4.2 概念設(shè)計(jì)細(xì)部結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)

通常，在沒有具體數(shù)值量化的情況下，企業(yè)可以通過概念設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。例如：在日本等地震多發(fā)區(qū)企業(yè)進(jìn)行在對其對地震烈度進(jìn)行防范時，由于里面具有很多的不確定因素，所以企業(yè)無法找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)數(shù)值作為參考進(jìn)行比較，而有時候設(shè)計(jì)師往往會面對這些棘手的問題，用另一種方法，將會相應(yīng)的數(shù)值作為參考加與輔助的相關(guān)依據(jù)，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須合理的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到最佳效果。在通常的設(shè)計(jì)過程中，企業(yè)一般應(yīng)對其細(xì)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相對應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如在用水泥砌墻時，在折中處很容易開裂，企業(yè)可以將其簡化成矩形板，進(jìn)而選擇合理的方案。

5.結(jié)語

在時代的不斷進(jìn)步與發(fā)展中，建筑類的發(fā)展也處在突飛猛進(jìn)之中，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)顯的尤為重要，對于建筑企業(yè)而言，合理的結(jié)構(gòu)選擇方案不僅能夠達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，同時相對應(yīng)的減少經(jīng)濟(jì)成本問題，但是，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜而且綜合性較高的系統(tǒng)問題，因此，建筑企業(yè)必須加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的研究，通過借鑒國內(nèi)外各建筑行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與互相之間的學(xué)習(xí)交流，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)日益完善，滿足現(xiàn)在的國情，也對未來的發(fā)展對好充足的準(zhǔn)備，在這條道路上，仍有一段很長的路要走。

[1]鄒俊.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)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用[[J].科技傳播，2013.(03):Ol.225-250

[2]饒遠(yuǎn)文.結(jié)構(gòu)設(shè)訓(xùn)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)訓(xùn)中的應(yīng)用[[J].價值工程，2014.903):33-55

[3]董月強(qiáng)，郝明.試論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[[J]科技與企業(yè)，2014.904) :OS-06.

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1007-6344（2016）09-0064-01