孫凱

武漢市燃?xì)鉄崃σ?guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 湖北武漢 430015

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的意義

1.1 提升安全性

設(shè)計(jì)人員在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，需要運(yùn)用房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，通過對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用不僅能夠有效的增強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性，還可以避免在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力不合理的問題，從而使房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。

1.2 完善功能性

在實(shí)際的房屋建筑施工過程中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋建筑質(zhì)量的提升，對(duì)房屋建筑實(shí)用性、協(xié)調(diào)性以及美觀性的進(jìn)一步提高，施工企業(yè)必須要做好房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的深化工作，不斷的完善房屋建筑的各個(gè)方面，增強(qiáng)房屋建筑的安全性以及合理性，從而為業(yè)主提供更優(yōu)質(zhì)的房屋建筑。

1.3 增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性

通過對(duì)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的了解可以看出，房屋建筑設(shè)計(jì)方案的成本在經(jīng)過房屋建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化之后可以實(shí)現(xiàn)大幅的降低，同時(shí)房屋建筑施工成本也能得到有效的控制。由此可見，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠有效的增強(qiáng)房屋建筑工程的經(jīng)濟(jì)性。

2 增強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的作用

2.1 合理地利用可用土地資源

根據(jù)目前的土地可用規(guī)模，我國(guó)出現(xiàn)土地資源極為短缺的現(xiàn)象，因此，建筑領(lǐng)域的開發(fā)商需要在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的過程中，既要保證人們的居住面積不受到任何因素的影響，同時(shí)也要注意在開發(fā)的過程中，產(chǎn)生的土地資源被浪費(fèi)的現(xiàn)象。在過去的時(shí)間里，人們普遍地認(rèn)為建筑所涵蓋的土地面積就是所居住的地面面積，這種錯(cuò)誤的潛意識(shí)認(rèn)知要得到及時(shí)的整改，在實(shí)際的房屋建筑面積測(cè)量中，基本的居住面積往往會(huì)低于建筑的面積，而具體的面積差異，主要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。所以，在對(duì)房屋的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，合理地利用土地的可用資源，實(shí)現(xiàn)建筑面積與居住面積無差異的目標(biāo)，盡量控制土地資源的浪費(fèi)，提高土地的可用資源利用[1]。

2.2 有效提高建筑物層數(shù)

城市部分地區(qū)因?yàn)榘l(fā)展出現(xiàn)土地資源的昂貴和稀缺的現(xiàn)象，催生了建筑行業(yè)的高速發(fā)展，因此，建筑行業(yè)未來的發(fā)展重心，依然需要往超高層建筑的方向發(fā)展，而關(guān)于如何提高土地資源的可用率首先就需要增加建筑物的高層數(shù)量。而針對(duì)高層建筑的基本質(zhì)量要求，在提高建筑物的高度時(shí)，需要開發(fā)堅(jiān)實(shí)的地基質(zhì)量，僅有穩(wěn)定的地基還不足以應(yīng)對(duì)超高層建筑的基本需要，對(duì)房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理地優(yōu)化，才能夠保證超高層建筑物最基本的質(zhì)量要求。在對(duì)建筑物進(jìn)行增高的工程項(xiàng)目中，要對(duì)建筑所產(chǎn)生的成本有一定的了解，做好前后期的預(yù)算，因?yàn)榻ㄖ脑龈唔?xiàng)目一般耗資相對(duì)來說是比較高昂的，而這一系列所產(chǎn)生的后期改造主要是因房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠合理化而導(dǎo)致的，通過對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施能夠有效地解決目前的問題，推進(jìn)優(yōu)化技術(shù)的過程中，也要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)水平，有效地控制房屋的建筑成本以及合理地增加建筑物的層數(shù)。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化原則

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)對(duì)技術(shù)含量要求較高的專業(yè)性活動(dòng)，因此設(shè)計(jì)人員只有充分結(jié)合建筑物的各項(xiàng)指標(biāo)以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，才能選擇更為恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案，滿足優(yōu)化目標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化包括對(duì)房屋頂部、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及屋內(nèi)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)房屋布局情況、受力以及價(jià)格等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，探索能夠平衡買賣雙方利益的優(yōu)化方案[2]。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)首先要求房屋建筑的平面建造質(zhì)量與房屋剛性結(jié)構(gòu)基本一致，建筑的平面結(jié)構(gòu)盡量對(duì)稱，確保在水平荷載下建筑物的穩(wěn)定性，其次遵循漸進(jìn)原則，在豎直方向?qū)Ψ课莩兄亟Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的使用，同時(shí)在優(yōu)化方案中加入對(duì)環(huán)境的保護(hù)措施，在保證房屋使用功能和安全性的基礎(chǔ)之上，盡可能地突出美感。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟

4.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的本質(zhì)在于從變量中提取重要參數(shù)，建筑工程往往涉及多個(gè)數(shù)值，這些數(shù)值通常是設(shè)計(jì)人員定稿的參考值，因此對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)首先是選擇變量，一個(gè)變化因素較小的數(shù)值參考指標(biāo)對(duì)于設(shè)計(jì)具有重要意義，能夠有效降低建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化和相關(guān)計(jì)算工作的難度，有利于設(shè)計(jì)師更快地找到設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)組，從而選擇最佳設(shè)計(jì)方案。出于對(duì)房屋結(jié)構(gòu)耐久性的考慮，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)結(jié)合房屋的尺寸、結(jié)構(gòu)、剛性和變形與裂隙限度等多個(gè)方面分析，確保各個(gè)條件都能滿足相關(guān)要求。其次，在設(shè)計(jì)時(shí)，將房屋橫截面以及鋼筋的尺寸提前設(shè)定，設(shè)計(jì)人員需要找出符合事先設(shè)定值的函數(shù)組，做好目標(biāo)函數(shù)的確定及約束條件，才能最大程度地滿足設(shè)計(jì)要求，降低有關(guān)費(fèi)用。

4.2 優(yōu)化計(jì)算方法

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化涉及多項(xiàng)復(fù)雜的變量，計(jì)算方法也很多，在演算過程中需要根據(jù)需求盡量選擇簡(jiǎn)便的運(yùn)算方法，才能提高設(shè)計(jì)師的工作效率，避免不必要的精力耗費(fèi)。此外，功能與用途齊全且運(yùn)轉(zhuǎn)高效的設(shè)計(jì)程序在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化上能夠發(fā)揮重要作用，因此設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)程序選擇的重視度。在各種數(shù)據(jù)計(jì)算之后，設(shè)計(jì)師需要認(rèn)真分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論，找到設(shè)計(jì)方案間的共通點(diǎn)與差異，綜合衡量后確定最佳方案。房屋建筑投資成本較高，涉及的利益成員也較多，因此設(shè)計(jì)師在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)還需要結(jié)合工程效益以及技術(shù)含量等條件多角度思考，避免出現(xiàn)顧此失彼的情況。

5 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

5.1 整體、局部?jī)?yōu)化

由于房屋建筑工程項(xiàng)目具有明顯的層次性以及復(fù)雜性特征，所以在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)時(shí)，需要將其層次性特征納入分析的范疇中，注重對(duì)整體、局部的合理優(yōu)化。而房屋建筑工程的層次性主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、安裝三個(gè)體系，而這三個(gè)體系又包含了更多的下屬體系。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)這些因素進(jìn)行綜合性的分析及優(yōu)化，突破布局的橫向關(guān)聯(lián)和疊加工程，分別從整體和局部?jī)蓚€(gè)方面對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，避免對(duì)建筑的使用材料、選擇零部件以及選擇結(jié)構(gòu)類型等方面產(chǎn)生更為復(fù)雜的影響，確保設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的積極作用能夠得到充分的發(fā)揮。

5.2 重視前期規(guī)劃

房屋建筑工程施工設(shè)計(jì)人員在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)具體的施工環(huán)境和實(shí)際的施工要求進(jìn)行深入的認(rèn)識(shí)和了解，以便于結(jié)合房屋建筑工程施工方案對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為合理的設(shè)計(jì)，從而推動(dòng)建筑施工的有序進(jìn)行。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，需要結(jié)合之前了解到的實(shí)際情況和具體要求，根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)針對(duì)不同的工程機(jī)構(gòu)布局要求設(shè)計(jì)出不同的效果，并將細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化與概念設(shè)計(jì)有效的結(jié)合起來[3]，落實(shí)到設(shè)計(jì)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。而對(duì)于缺少相應(yīng)數(shù)值的細(xì)部處理可以采用概念設(shè)計(jì)來進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)對(duì)方案設(shè)計(jì)效果的進(jìn)一步提升。

5.3 協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，施工設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注重提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理性以及適用性，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠與房屋結(jié)構(gòu)整體平面具有較高的融合性，促使兩者之間處于一個(gè)緊密的配合狀態(tài)。設(shè)計(jì)人員在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)中的柱和墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，確保柱面和墻面的協(xié)調(diào)性，避免出現(xiàn)柱與墻的錯(cuò)位問題，促使兩者之間具有較強(qiáng)的一致性，同時(shí)，還應(yīng)該注重房間開間進(jìn)深的統(tǒng)一性，避免樓層的截面與高度出現(xiàn)明顯的差異。此外，還需要注重對(duì)樓梯方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化。由于高強(qiáng)度建材較為輕便，致使其作用力會(huì)集中在轉(zhuǎn)角區(qū)域。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對(duì)樓梯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在采用高強(qiáng)度建材的同時(shí)，還應(yīng)該避免剛心、重心偏移出現(xiàn)扭曲的問題，以確保剛心、重心的交疊。

5.4 重視概念設(shè)計(jì)

在房屋建筑施工的過程中，有些情況無法運(yùn)用詳細(xì)數(shù)據(jù)展開施工，這種情況就可以嵌入概念設(shè)計(jì)。采用概念性的設(shè)計(jì)作為房屋的建筑方案，采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的方法，根據(jù)析方法的多樣性，確定結(jié)構(gòu)的布局。而建筑結(jié)構(gòu)布局的多樣性，相對(duì)的施工方案則可以選擇不同的結(jié)構(gòu)布局?？紤]相同的荷載條件再選擇不同的分析辦法、設(shè)計(jì)參數(shù)與建筑材料。

6 結(jié)語

房屋建筑不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì)是勢(shì)在必行的，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化有利于保障建筑的安全利用，可以很好的保障人們的生命、財(cái)產(chǎn)的安全。因此，相關(guān)企業(yè)與工作人員必須在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中樹立主人翁的意識(shí)，要切實(shí)的提高自身責(zé)任的危機(jī)感，不斷的適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，要充分解決房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的問題，為人們的生活提供有力的保障。總而言之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者們應(yīng)該要不斷的進(jìn)行工程的實(shí)踐。