王友三

摘 要：伴隨著人們的物質(zhì)生活水平的不斷提升，對房屋建筑的需求水平也是提升，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計在趨于多樣。在設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)多使用具有創(chuàng)新性的理念和方法，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來提升房屋的可靠性、科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性，提升房屋建筑的美觀度、實用度和安全度。文章以房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)中的主要問題為研究對象，探討結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的使用策略，結(jié)合房屋設(shè)計實踐，分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點(diǎn)和優(yōu)勢，闡述了如何在當(dāng)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用各項技術(shù)。

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

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0156-02

在人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)生活水平下，對居住條件的需求水平也在不斷提高，市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用地成本的增加，建筑及安裝成本的提升，諸多因素都影響著開發(fā)商的建設(shè)成本。為了還能獲得較為可觀的收益，同時達(dá)到顧客的要求，開發(fā)商就應(yīng)當(dāng)通過各種方式來降低工程成本。其中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的提出和應(yīng)用，能夠有效地分配各類資源，提升建筑空間合理度，同時降低工程成本，提升利潤價值。

1 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與用地的關(guān)系

目前，越來越多的多層和高層建筑出現(xiàn)，建筑層數(shù)不斷增加的后果就是，單位建筑面積相應(yīng)分?jǐn)偟姆课菡嫉孛娣e的減少。同時，房屋層數(shù)增加的同時也增加了建筑高度，房屋建筑的間距也應(yīng)當(dāng)越來越大。因此，通過增加建筑層數(shù)的方式，并不會相應(yīng)成比例的節(jié)約用地面積。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價的關(guān)系

房屋建筑層數(shù)的增加直接影響著各項單位建筑工程的造價，同時又有所區(qū)分。比如屋蓋部分、建筑基礎(chǔ)部分、建筑承重結(jié)構(gòu)部分等均受到應(yīng)用。對于屋蓋部分來說，任意層數(shù)的房屋都只需要一個屋蓋，房屋層數(shù)的增加并不會影響屋蓋的造價，相應(yīng)地，房屋層數(shù)的增加會降低屋蓋的單位工程造價。對于基礎(chǔ)部分來說，房屋層數(shù)的增加也提升了對基礎(chǔ)的要求，基礎(chǔ)的負(fù)荷加大，相應(yīng)地就要提升基礎(chǔ)的承載能力。即使降低了基礎(chǔ)部分的單位面積造價，也不會像屋蓋一樣。對于承重部分來說，承載結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計多方面，包括墻、柱、梁、板等等。層數(shù)的增加整體建筑應(yīng)當(dāng)具有更強(qiáng)的抗震能力和承載能力，因此單位面積的工程造價會相應(yīng)提升。

1.2.1 基礎(chǔ)部分的施工，是房屋建筑施工的首要工序，只有做好前期準(zhǔn)備工作的前提下，才能正式開展施工。一般涉及到以下幾個方面，施工現(xiàn)場的用水、用電，以及道路的修建、施工場地的平整。

1.2.2 在基槽的開挖過程中，應(yīng)當(dāng)首先定好房位與軸線，根據(jù)基槽的寬度和放坡要求來確定基槽的開挖位置，槽邊的坡度設(shè)計要與當(dāng)?shù)氐耐寥蕾|(zhì)地、埋藏深度、地下水位等狀態(tài)相適應(yīng)。在開挖之后，要檢查基槽中土質(zhì)的具體狀況，根據(jù)基槽邊坡狀態(tài)的判斷塌方情況的發(fā)生概率；只有完成了原始的基槽深度設(shè)計要求的前提下，才能讓質(zhì)檢及設(shè)計部門開展檢查。

1.2.3 基礎(chǔ)埋深，按照鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計及施工的有關(guān)規(guī)定，在確定基礎(chǔ)埋置深度時，一般按照以下規(guī)則。若未天然地基，則取建筑高度的1/15；若為樁基，則取建筑高度的1/18，特別的是埋置深度一般不包括樁長。另外，對于地下空間也要做好利用規(guī)劃，以防止沉降的發(fā)生，并根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

1.3 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

房屋的層數(shù)直接影響著房屋的造價高低。這主要是因為層數(shù)的增加，會導(dǎo)致了墻體和柱體面積的增加，從而能夠提升結(jié)構(gòu)的自重，提高基礎(chǔ)和支柱的承載能力，還要相應(yīng)地增長管線的長度。因此，樓層數(shù)較低的建筑物不僅能夠相應(yīng)地減少材料和能源的使用，能夠提升建筑物的抗震能力，保證經(jīng)濟(jì)收益的客觀性。在地震多發(fā)的日本，這種高層住宅建筑物的發(fā)展勢頭很高，通過將混凝土注入到鋼管中，提升結(jié)構(gòu)整體的承載力，也能節(jié)約資源。在舉世矚目的香港的中國銀行的建設(shè)中，則是使用了巨形組合柱的方法進(jìn)行施工，取得了較高的經(jīng)濟(jì)收益水平。混凝土強(qiáng)度的提升、施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，組合結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始在高層建筑中取得良好的推廣應(yīng)用。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

在進(jìn)行房屋的設(shè)計過程中，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要注重應(yīng)用各類設(shè)計理念和方法，處理好房屋結(jié)構(gòu)在形勢、構(gòu)件尺寸、布局等方面的具體設(shè)計問題，達(dá)到房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。還要配合好建筑方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計，在方案階段就應(yīng)當(dāng)處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性問題。要注意的是，經(jīng)濟(jì)性并非僅僅是通過“抽”鋼筋、省鋼筋的方式，也不是要以降低結(jié)構(gòu)的安全性為代價，而是要在滿足結(jié)構(gòu)安全和基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)規(guī)范要求來配置相應(yīng)的“低值”配筋。伴隨著設(shè)計行業(yè)的不斷發(fā)展，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用各類優(yōu)化技術(shù)越來越常見，然而仍然存在很多亟待解決的問題，值得設(shè)計人員認(rèn)真思考。

（1）房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)不能同時滿足整個工程的需求。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計也是一個多目標(biāo)問題，導(dǎo)致設(shè)計人員在開展實際時，往往僅能滿足部分目標(biāo)的要求，而不能使整體工程效益最大化。一般情況下，計算機(jī)軟件可以作為一種有效的優(yōu)化工具，但同時無法將設(shè)計進(jìn)度、建筑功能等因素融入到軟件中去，也阻礙了優(yōu)化目標(biāo)最優(yōu)解的實現(xiàn)和求解。（2）房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)。部分房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在開展優(yōu)化工作中，都是從小處入手，就房屋結(jié)構(gòu)的尺寸和構(gòu)件的界面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，而沒有從整體的視角開展優(yōu)化，沒有考慮結(jié)構(gòu)尺寸和構(gòu)件截面對于整體結(jié)構(gòu)的影響。因此，在進(jìn)行優(yōu)化時，要不單針對結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面進(jìn)行優(yōu)化，還要綜合考慮結(jié)構(gòu)的整體性功能，例如在確定房屋周邊的梁柱截面時，不能僅考慮配筋的額要求，還要兼顧整體結(jié)構(gòu)的抗扭能力，保證房屋建筑整體的安全性。（3）伴隨著人們不斷提升的房屋使用要求，給房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來更大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，結(jié)構(gòu)設(shè)計的變量在增加。這就要求房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要高度重視對優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的使用效率。在傳統(tǒng)的設(shè)計算法嚴(yán)重落后，不能滿足最新的房屋優(yōu)化設(shè)計要求的情況下，促使設(shè)計人員結(jié)合實際問題，研發(fā)出更為新穎的算法，提升房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的有效性，推廣優(yōu)化技術(shù)的使用。endprint

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)主要應(yīng)用在兩大方面，一方面是房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計，另一方面是房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中又分為以下幾個方面的內(nèi)容：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。同時，在以上諸多方面的優(yōu)化中，還要考慮到選型、布置、受力分析、造價分析等具體細(xì)節(jié)問題，要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范和使用要求，從工程實際出發(fā)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)合。建筑物的設(shè)計通常從結(jié)構(gòu)的布置開始展開，只有定了結(jié)構(gòu)布置之后，才能結(jié)合相應(yīng)的負(fù)荷要求來確定具體的參數(shù)、材料的要求，這些數(shù)據(jù)分析不僅要借助于計算機(jī)，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合人工的測量和計算，經(jīng)過大量的測量和數(shù)據(jù)分析，才能做出最科學(xué)的判斷。這就要求相關(guān)的技術(shù)工作人員，要樹立積極工作、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，不斷提高自我的專業(yè)水平，在一定的技術(shù)的支持下，盡可能對每一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都做到詳細(xì)的記錄和分析，不忽視每一個環(huán)節(jié)，精準(zhǔn)的記錄，為以后的設(shè)計或者突發(fā)事故的處理，提供各項數(shù)據(jù)的可靠參考。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化處理的建筑抗震缺陷問題。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在諸多方面都能起到積極作用，能夠降低工程建設(shè)成本，還能簡化施工過程，增強(qiáng)建筑物的抗震能力水平。保證在各種外界環(huán)境的沖擊下都能保護(hù)好建筑物的安全性和功能性。即使是不可避免的惡劣的環(huán)境下，也能夠?qū)p失降低到最小，切實保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全，降低經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)束語

房屋建筑中最重要的一環(huán)即是房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計給房屋建筑提供了支撐和保護(hù)的功能，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平影響著房屋建筑的質(zhì)量水平，影響著建筑物后期的使用情況。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要從設(shè)計理念和設(shè)計方法出發(fā)，積極改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化過程，從整體性角度出發(fā)，全方位地提升對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平，改變過去傳統(tǒng)設(shè)計中的各項缺陷，改良房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的實效性，不僅滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)生活要求，還要確保施工單位的經(jīng)濟(jì)收益問題，促進(jìn)行業(yè)的整體發(fā)展。

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