文/鄭寶磊 山東建大建筑規(guī)劃設(shè)計研究院 山東濟南 250012

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重要性

1.1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的首要意義在于節(jié)約土地資源，實現(xiàn)土地資源利用的最大化，我國土地資源緊缺，城市化進程的加快，導(dǎo)致城市中的用地面積供不應(yīng)求，在進行城市內(nèi)建筑物設(shè)計時就需要對建筑物進行合理的設(shè)計，實現(xiàn)建筑物對于土地資源的充分合理利用，保證建筑物的質(zhì)量和實用性。其次，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義在于大部分的建筑物由于僅僅考慮對質(zhì)量的嚴格把握，忽視了預(yù)算成本，導(dǎo)致實際建筑成本增加，加大建筑成本，不利于企業(yè)實現(xiàn)利潤的最大化，因此，要進行對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，降低建造成本。最后是基于對建筑物美觀性的考慮，往往一個地區(qū)的環(huán)境要實現(xiàn)美觀和新穎，就需要保持建筑物的美觀性和創(chuàng)新性，因此要對建筑物的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)其美觀性。目前房屋建筑物對于人們的生活息息相關(guān)，要保證建筑物的質(zhì)量過關(guān)，就必須實現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，保證建筑物的良好質(zhì)量和美觀性，實現(xiàn)房屋建筑水平的創(chuàng)新和與時俱進，根據(jù)時代的審美需求進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)房屋建筑的設(shè)計初衷和設(shè)計意義。

1.2 設(shè)計優(yōu)化原則

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是一項對技術(shù)含量要求較高的專業(yè)性活動，因此設(shè)計人員只有充分結(jié)合建筑物的各項指標以及對生態(tài)環(huán)境的影響，才能選擇更為恰當?shù)脑O(shè)計方案，滿足優(yōu)化目標。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化包括對房屋頂部、圍護結(jié)構(gòu)以及屋內(nèi)細節(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，設(shè)計人員需要根據(jù)房屋布局情況、受力以及價格等方面進行設(shè)計，探索能夠平衡買賣雙方利益的優(yōu)化方案。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計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)盡量對稱，確保在水平荷載下建筑物的穩(wěn)定性，其次遵循漸進原則，在豎直方向?qū)Ψ课莩兄亟Y(jié)構(gòu)進行設(shè)計，避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的使用，同時在優(yōu)化方案中加入對環(huán)境的保護措施，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。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化步驟

2.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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數(shù)值，這些數(shù)值通常是設(shè)計人員定稿的參考值，因此對于建筑結(jié)構(gòu)模型設(shè)計首先是選擇變量，一個變化因素較小的數(shù)值參考指標對于設(shè)計具有重要意義，能夠有效降低建筑設(shè)計優(yōu)化和相關(guān)計算工作的難度，有利于設(shè)計師更快地找到設(shè)計目標的數(shù)據(jù)組，從而選擇最佳設(shè)計方案。出于對房屋結(jié)構(gòu)耐久性的考慮，設(shè)計師應(yīng)當結(jié)合房屋的尺寸、結(jié)構(gòu)、剛性和變形與裂隙限度等多個方面分析，確保各個條件都能滿足相關(guān)要求。其次，在設(shè)計時，將房屋橫截面以及鋼筋的尺寸提前設(shè)定，設(shè)計人員需要找出符合事先設(shè)定值的函數(shù)組，做好目標函數(shù)的確定及約束條件，才能最大程度地滿足設(shè)計要求，降低有關(guān)費用。

2.2 優(yōu)化計算方法

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化涉及多項復(fù)雜的變量，計算方法也很多，在演算過程中需要根據(jù)需求盡量選擇簡便的運算方法，才能提高設(shè)計師的工作效率，避免不必要的精力耗費。此外，功能與用途齊全且運轉(zhuǎn)高效的設(shè)計程序結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化上能夠發(fā)揮重要作用，因此設(shè)計師應(yīng)當加強對程序選擇的重視度。在各種數(shù)據(jù)計算之后，設(shè)計師需要認真分析統(tǒng)計結(jié)論，找到設(shè)計方案間的共通點與差異，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)計師在進行優(yōu)化設(shè)計時還需要結(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。

3、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

3.1 整體、局部優(yōu)化

由于房屋建筑工程項目具有明顯的層次性以及復(fù)雜性特征，所以在對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計運用優(yōu)化技術(shù)時，需要將其層次性特征納入分析的范疇中，注重對整體、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、結(jié)構(gòu)、安裝三個體系，而這三個體系又包含了更多的下屬體系。因此，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該對這些因素進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，分別從整體和局部兩個方面對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化，避免對建筑的使用材料、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)計優(yōu)化技術(shù)的積極作用能夠得到充分的發(fā)揮。

3.2 協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計

在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，施工設(shè)計人員應(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緊密的配合狀態(tài)。設(shè)計人員在對房屋建筑結(jié)構(gòu)中的柱和墻進行設(shè)計時，確保柱面和墻面的協(xié)調(diào)性，避免出現(xiàn)柱與墻的錯位問題，促使兩者之間具有較強的一致性，同時，還應(yīng)該注重房間開間進深的統(tǒng)一性，避免樓層的截面與高度出現(xiàn)明顯的差異。此外，還需要注重對樓梯方面的設(shè)計優(yōu)化。由于高強度建材較為輕便，致使其作用力會集中在轉(zhuǎn)角區(qū)域。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在對樓梯進行設(shè)計時，在采用高強度建材的同時，還應(yīng)該避免鋼芯、重心交疊出現(xiàn)扭曲的問題，以確保鋼芯、重心的交疊。

3.3 節(jié)能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

隨著低碳經(jīng)濟的發(fā)展和繁榮，對環(huán)境保護和節(jié)約能源的呼聲越來越高，綠色建筑理念的興起要求我們在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中充分考慮有關(guān)節(jié)能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，這不僅滿足了人們對于建筑物功能化的需求，也降低了建造成本和使用成本，有利于低碳節(jié)能和保護環(huán)境。在節(jié)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，要注意房屋建筑物的建設(shè)材料使用，選用新型的低碳環(huán)保節(jié)能材料，保證室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化，減少房屋內(nèi)有害物質(zhì)的產(chǎn)生，還要注意對于房屋內(nèi)附屬設(shè)施的選用，選用一些節(jié)能減排的附屬設(shè)施和家具家電等，這樣不僅對于生活質(zhì)量有所提升，還可降低生活的使用成本，減少污染物的排放。

結(jié)語：

房屋建筑不斷地優(yōu)化設(shè)計是勢在必行的，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(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)計當中樹立主人翁的意識，要切實的提高自身責任的危機感，不斷的適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展的需求，要充分解決房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中的問題，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)計者們應(yīng)該要不斷的進行工程的實踐。