劉依寧

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院）

在房屋建筑的過程中，結(jié)構(gòu)上的投入所占的比重較大，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化可以提高房屋建筑的質(zhì)量，同時(shí)也能夠降低項(xiàng)目的資金投入，增加建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，有必要對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行探討，以保證房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方式理論體現(xiàn)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮到房屋結(jié)構(gòu)的安全性以及基本功能的健全，同時(shí)也要考慮到建筑本身的藝術(shù)感和美感。從理論上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進(jìn)行分析可知，優(yōu)化方法不僅體現(xiàn)在建筑工程的整體上，同時(shí)也體現(xiàn)在分層結(jié)構(gòu)上。對(duì)于建筑的整體設(shè)計(jì)而言，需要保證建筑平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和對(duì)稱性，滿足基本要求，同時(shí)還要考慮到垂直方向上的剛度要求，優(yōu)化各層級(jí)結(jié)構(gòu)，以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和牢固性。在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，需要以適當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)優(yōu)化方法理論基礎(chǔ)為前提，創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型，合理選擇設(shè)計(jì)的變量，確定相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，羅列約束條件，設(shè)計(jì)科學(xué)的優(yōu)化方案，并通過相應(yīng)的程度來實(shí)現(xiàn)最終優(yōu)化結(jié)果[1]。

2 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)中的應(yīng)用

2.1 前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及基礎(chǔ)部分的優(yōu)化

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期應(yīng)當(dāng)要注重建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工程造價(jià)的優(yōu)化。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期，設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)規(guī)劃都處于初始的階段，此時(shí)采用優(yōu)化方法能夠讓方案更加全面、具體，將一些容易忽略的部分顯示出來，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，取得更多的經(jīng)濟(jì)效益。此外，前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)會(huì)對(duì)基礎(chǔ)部分進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，面對(duì)房屋基礎(chǔ)部分的穩(wěn)定性要求，需要對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。通常情況下，樁基礎(chǔ)分為灌注樁和預(yù)制樁兩種，其中前者的施工質(zhì)量難以控制，操作流程相對(duì)較為復(fù)雜，施工的時(shí)間較長，因此，在對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化的過程中應(yīng)當(dāng)要適當(dāng)加入預(yù)制樁施工，減少相應(yīng)的施工程序，且由于樁基礎(chǔ)的深度逐漸加深，需要選擇長度較長的預(yù)制樁進(jìn)行樁基礎(chǔ)優(yōu)化，保證樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性[2]。

2.2 建筑主體上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)要通過建立相應(yīng)的模型來進(jìn)行系統(tǒng)性地優(yōu)化。在這其中，最重要的是對(duì)剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。剪力墻的高質(zhì)量是非常重要的，對(duì)剪力墻進(jìn)行優(yōu)化能夠?qū)菍又衅矫鎰偠鹊闹行狞c(diǎn)與樓層整體結(jié)構(gòu)的中心重合，降低地震、風(fēng)力等自然情況對(duì)建筑的破壞程度。若是在條件允許的情況下，可以盡量對(duì)剪力墻進(jìn)行大開間的設(shè)計(jì)，加長墻肢的長度以減少墻肢的數(shù)量，在一定程度上節(jié)約了混凝土的使用量，同時(shí)也能夠減少鋼筋的使用數(shù)量，節(jié)約房屋建筑的成本。但需要注意的是，若是建筑不具備相應(yīng)的條件，且對(duì)抗震性能、抗壓性能的要求較高，那么就不可以設(shè)計(jì)大面積的剪力墻，以保證剪力墻的質(zhì)量，提升房屋結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

2.3 做好房屋結(jié)構(gòu)的局部優(yōu)化

從表面上來看，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)整體性的工作，需要站在整體的角度對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。深入研究房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作可以看到，房屋結(jié)構(gòu)也是一項(xiàng)層次性較強(qiáng)的工作，具有非常復(fù)雜的特點(diǎn)，因此，在優(yōu)化房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要從房屋的層次性入手，做好局部優(yōu)化設(shè)計(jì)。從不同的角度考慮，房屋的層次性有不同的分類，主要包括電氣設(shè)計(jì)、整體安全體系、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等方面。對(duì)于電氣設(shè)計(jì)來說，在優(yōu)化的過程中可以通過科學(xué)化設(shè)計(jì)線路鋪設(shè)來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)于整體安全來說，應(yīng)當(dāng)要以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，適當(dāng)增加各個(gè)結(jié)構(gòu)的牢固性，增加安全保護(hù)措施，以便能夠保證房屋建筑的穩(wěn)定性；對(duì)于細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以從多個(gè)細(xì)節(jié)來進(jìn)行優(yōu)化，如懸挑梁的梁高選用、連續(xù)梁單梁的選用和設(shè)計(jì)等，需要選擇合適的尺寸和材料，以保證細(xì)節(jié)處的牢固性。

2.4 抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對(duì)于任何一個(gè)房屋建筑來說，抗震性能都是保證房屋建筑安全性的重要因素之一。因此，為了保證房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)性能的合理性，應(yīng)當(dāng)要借助結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，使用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，優(yōu)化房屋構(gòu)建的尺寸，提高房屋的抗震性能。①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)房屋所處的環(huán)境進(jìn)行分析，通過計(jì)算機(jī)將相關(guān)數(shù)據(jù)錄入，并進(jìn)行智能分析，了解當(dāng)?shù)氐卣鸢l(fā)生的頻率和等級(jí)，以便能夠作為后期優(yōu)化的參考數(shù)據(jù)。②運(yùn)用“準(zhǔn)測法”來對(duì)房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)結(jié)構(gòu)的截面大小、荷載數(shù)值等進(jìn)行分析，并結(jié)合“單元法”，詳細(xì)分析每一部分構(gòu)件的受力程度，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算來優(yōu)化相關(guān)數(shù)據(jù)，繼而提高房屋建筑的抗震性能。圖1所示為某學(xué)校學(xué)生校舍房屋構(gòu)件抗震加固平面示意圖。

圖1

2.5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑優(yōu)化保持協(xié)調(diào)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)要保證建筑的平面與整體結(jié)構(gòu)的緊密配合，這樣能夠保持建筑本身的美觀性與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相互配合，共同形成穩(wěn)定、堅(jiān)固且美觀的房屋建筑結(jié)構(gòu)。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，應(yīng)當(dāng)要注重整個(gè)建筑系統(tǒng)的簡潔性，墻體與支柱之間不可以出現(xiàn)錯(cuò)位的現(xiàn)象，高度要與截面的面積之間保持相通。此外，在對(duì)樓體進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于一些較為特殊的區(qū)域應(yīng)當(dāng)要采取適當(dāng)?shù)姆绞絹磉M(jìn)行優(yōu)化加固，比如：對(duì)于自身受力較多的轉(zhuǎn)角地帶，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)要選擇高強(qiáng)度的建材作為墻體承重的材料，在降低自重的同時(shí)也能夠起到良好的承重作用。而對(duì)于建筑的整體結(jié)構(gòu)來講，應(yīng)當(dāng)要保證建筑的中心、剛度中心以及質(zhì)量中心正確重疊，避免建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況。

3 結(jié)束語

總之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)化和科學(xué)化是保證房屋建筑質(zhì)量的基本內(nèi)容，為了促進(jìn)房屋建筑的穩(wěn)定性，需要對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。從前期基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)、建筑主體結(jié)構(gòu)、局部優(yōu)化、抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面入手，保證房屋各個(gè)環(huán)節(jié)與房屋整體之間的緊密聯(lián)系，促進(jìn)房屋建筑的穩(wěn)定性。

[1]廖文熾.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)中的應(yīng)用研究[J].四川水泥，2017（07）：91.

[2]方杰.略談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2017（12）：120～121.

[3]唐益林.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)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2017（01）：93～94.

[4]王佩丹.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)中的應(yīng)用研究[J].江西建材，2016（16）：51+54.