楊高起

摘要：進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，對相關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)十分有必要，其可以減少材料的使用，降低施工成本，減少施工工序，優(yōu)化施工流程，縮短施工周期，而且提高建筑結(jié)構(gòu)的整體的性能，保證建筑中人們的安全，提高建筑安全系數(shù)。下面就結(jié)合實(shí)際工程案例，分析具體的優(yōu)化措施，希望給有關(guān)人士一些借鑒。

關(guān)鍵詞：房屋建筑設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化應(yīng)用

中圖分類號：TU31 8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0222-01

引言

對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以把經(jīng)濟(jì)實(shí)用型以及美觀性結(jié)合起來，符合人們對現(xiàn)代房屋居住的審美和質(zhì)量要求，同時(shí)還提升了人們的文化素養(yǎng)。除此之外，通過對其結(jié)構(gòu)分部的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能節(jié)約大量的施工成本，提高建筑材料的利用率，進(jìn)而在保障質(zhì)量的前提下，讓企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。

1.房屋建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化存在的問題分析

1.1房屋建筑選址出現(xiàn)的問題。進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)中，建筑物的選址非常重要，如果選擇建設(shè)地基土質(zhì)為軟土，或者地下水位較高，水文環(huán)境不適合，將會給以后的施工設(shè)計(jì)帶來很多問題，為了縮短施工周期，提高施工質(zhì)量，必須重視房屋的選址工作。但是對當(dāng)前選址工作的調(diào)查分析，選址不合理，缺乏科學(xué)性，導(dǎo)致建筑工程安全系數(shù)低，不利于整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)。

1-2整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)沒有合理的均衡性。進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，整體布局非常重要，先考慮所在街道的寬度和長度，以及周圍其他建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，再考慮建筑自身的設(shè)計(jì)情況，為了保證設(shè)計(jì)的合理性，裙房和主體建筑尺度空間必須控制均衡，除此之外，建筑坐標(biāo)要和城市街道布局相互適應(yīng)，避免建筑位置突兀，影響整體的美觀性。將建筑、街道、環(huán)境等相互融合和協(xié)調(diào)，確保交通出行方便。

1.3分析圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中存在的問題。進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，要考慮施工步驟情況，如果圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不合理，將會影響建筑工程的整體質(zhì)量，但是很多設(shè)計(jì)單位忽視圖紙的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)態(tài)度不端正，設(shè)計(jì)的圖紙不嚴(yán)謹(jǐn)，在尺寸方面存在較大出入，對各層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)使用不標(biāo)準(zhǔn)圖集，不清楚各層具體的墻、柱、梁的結(jié)構(gòu)，因此影響房屋的整體設(shè)計(jì)工作。

2.案例分析

2.1工程概況分析。某房屋建筑工程為6層，總面積為6375平方米，長56.2米，寬16.2米，房屋的開間是4.8米，走廊寬度是2.4米，高度為3.6米，基礎(chǔ)持力層設(shè)置為粉砂層，凍土深度在1米，地下水的水位在4米左右，要求抗震要求在8度，通過對整體建筑要求的分析，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.2前期工作的優(yōu)化工作。進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)要先建立房屋建筑安全監(jiān)管體系，確保建筑工程質(zhì)量，強(qiáng)化監(jiān)督力度，在此基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用，對工程重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行勘察，這樣就可以建立起監(jiān)管范圍廣、高水平的質(zhì)量安全監(jiān)管體系。做好結(jié)構(gòu)優(yōu)化的前期準(zhǔn)備工作，確保進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化安全進(jìn)行。

2.3構(gòu)建房屋建筑優(yōu)化模型。第一點(diǎn)，合理選擇設(shè)計(jì)變量，可以將主要的影響參數(shù)作為變量，例如結(jié)構(gòu)的造價(jià)、損失的期望等，對有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行約束，例如結(jié)構(gòu)的可靠度等。在此基礎(chǔ)上，還可以將一些局部相關(guān)參數(shù)列入其中，可以使用預(yù)定參數(shù)表示，能夠減少計(jì)算量、編制程序的工作量、設(shè)計(jì)量等。對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確定，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)中，選擇符合要求的截面幾何尺寸、失效概率函數(shù)、鋼筋截面積等，有效對工程造價(jià)進(jìn)行優(yōu)化。

2.4對房屋實(shí)施分步優(yōu)化。在該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了優(yōu)化施工流程，提高施工質(zhì)量，可以對基礎(chǔ)拉梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，該房屋建筑的高度為18.2米，工程制定的抗震強(qiáng)度是8級，為了達(dá)到良好的抗震效果，可以將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成短柱形式，將兩端距離中心十分之一位置作為拉梁的高度，如果建筑的結(jié)構(gòu)很低，設(shè)置鋼筋利用率為最小，同時(shí)為了保證拉梁抗震結(jié)構(gòu)、正負(fù)彎矩相互均衡，必須將基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)最大。還可以優(yōu)化房屋的基礎(chǔ)載荷，該房屋建筑只有6層，抗震能力測驗(yàn)基本沒有這個(gè)必要，因此只需要優(yōu)化風(fēng)載荷即可化。可以優(yōu)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的框架，一般使用推測法進(jìn)行優(yōu)化。建筑截面使用有限單元格方式，需要分析所有結(jié)構(gòu)的具體受力情況，再對結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行分解，對框架中的每一個(gè)構(gòu)件都做好結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，再通過計(jì)算公式，計(jì)算并模擬出其最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。有必要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期，選擇的墻體是輕質(zhì)墻體，想要提高最終的建筑質(zhì)量，設(shè)計(jì)中其年限和使用年限一定要相同，這樣既保證了質(zhì)量，又節(jié)約了資源。優(yōu)化計(jì)算時(shí)可以將建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算周期乘以折減系數(shù)，折減系數(shù)在0.7～0.8范圍，進(jìn)而計(jì)算折減情況。

2.5對房屋上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化過程必須設(shè)計(jì)好剪力墻，剪力墻一定要均勻，質(zhì)量過關(guān)，這樣樓層的結(jié)構(gòu)重心和平面剛度才能有效重合，同時(shí)可以減少上層結(jié)構(gòu)所承受的風(fēng)荷載，還能有效避免發(fā)生地震時(shí)對上層結(jié)構(gòu)造成扭轉(zhuǎn)。對于這一建筑而言，為了提高其質(zhì)量，可以設(shè)計(jì)剪力墻為大開間，在此基礎(chǔ)上增加剪力墻的肢長，這樣在一定程度上縮減了剪力墻的數(shù)量，還保證剛度符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有效降低混凝土的用料，節(jié)約施工成本。在剪力墻施工中需要使用大量的鋼筋材料，對上部建筑設(shè)計(jì)為大開間之后，可以很好的減少使用鋼筋的量，優(yōu)化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

3.總結(jié)

通過以上對房屋建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用分析，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化之前，先選擇好設(shè)計(jì)變量，然后確定目標(biāo)函數(shù)，確定約束條件，設(shè)定好優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等，優(yōu)化中做好整體性的優(yōu)化，再進(jìn)行細(xì)致分析，進(jìn)行分步優(yōu)化，達(dá)到優(yōu)化的目的，尤其要重視對上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其對整個(gè)建筑的安全性有很大影響，希望引起設(shè)計(jì)人員的重視。