結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、    結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用    葉一舟褚青惠摘 要：當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，人們生活水平獲得顯著提升，也逐漸提升了對(duì)房屋建筑的要求。建筑設(shè)計(jì)行業(yè)為了滿足市場(chǎng)發(fā)展所需，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與人們生活與安全關(guān)聯(lián)密切，故而逐漸受到關(guān)注。文章介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的原則，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點(diǎn)，探討了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：建筑工程；房屋結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要求我們從工程的設(shè)計(jì)和價(jià)值角度去思考方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是追求最合理地利用材料的性能，使各構(gòu)件或各設(shè)計(jì)專業(yè)得到最好的

2、協(xié)調(diào)。它不僅具備了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案所要求的規(guī)范以及規(guī)范所要求的安全度，而且也具備了現(xiàn)今價(jià)值學(xué)和審美學(xué)的成分。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高質(zhì)量再加工的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度與抗震性能為代價(jià)，而是經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程，使建筑功能更協(xié)調(diào)，成本更低，結(jié)構(gòu)更安全。2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點(diǎn)2.1 科學(xué)地遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們不僅要具備豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也要對(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文熟知，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案貫穿于項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。規(guī)范更多的是針對(duì)量大面廣的工程，因而某些條文的規(guī)定會(huì)偏于保守；此外，用于一些

3、特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)時(shí)，有些條文則不夠安全。所以，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)中應(yīng)運(yùn)用良好的專業(yè)知識(shí)與正確的判斷力把握設(shè)計(jì)，做到設(shè)計(jì)成果不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。2.2 結(jié)構(gòu)工程師前期參與和主動(dòng)參與的重要性強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動(dòng)參與是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重中之重。在實(shí)際施工期間，建筑師很難對(duì)結(jié)構(gòu)體系的受力做到正確的分析，既建筑師的結(jié)構(gòu)思想不能完全替代結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)理念、經(jīng)驗(yàn)和判斷，也無法彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)技術(shù)共識(shí)的空白與隔閡。既具有扎實(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論功底，又具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)工程師，積極主動(dòng)地參與前期方案設(shè)計(jì)，幫助建筑師構(gòu)思與創(chuàng)新，才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品，更好使整個(gè)建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。2.3 加

4、強(qiáng)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)系統(tǒng)的工作，需其它專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合。從建筑學(xué)發(fā)展角度分析，現(xiàn)代建筑是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備三大要素構(gòu)成的綜合產(chǎn)品，所以在實(shí)施中要強(qiáng)化分工與合作，強(qiáng)化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構(gòu)成要素有機(jī)結(jié)合的完美作品。在整個(gè)項(xiàng)目開展中，建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，二者的結(jié)合不僅能夠達(dá)到實(shí)用美觀大方的效果，而且可以使結(jié)構(gòu)受力更趨于合理進(jìn)而降低成本和簡(jiǎn)化施工。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用3.1 合理選擇結(jié)構(gòu)方案建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是力求設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)、合理、適用，概念設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，即要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式

5、和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該明確總體布置、抗震節(jié)點(diǎn)分析、應(yīng)力等方面。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，力求平面和豎向規(guī)則。3.2 建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于建筑工程來講，地基是保障建筑質(zhì)量的根本性環(huán)節(jié)，同時(shí)也是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中的核心部分。地質(zhì)因素是地基設(shè)計(jì)當(dāng)中需要重點(diǎn)考慮的問題，房屋的承載力、水文地質(zhì)條件以及區(qū)域性的抗震性等，都需要進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)和處理。所以，針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的地基設(shè)計(jì)，需要在認(rèn)真、細(xì)致的比對(duì)基礎(chǔ)上確定出最為經(jīng)濟(jì)、可靠的形式。一般來講當(dāng)基礎(chǔ)寬度在2.5米以內(nèi)，需要首先考慮到四合土條形基礎(chǔ)、灰土條形基礎(chǔ)等剛性比較強(qiáng)的基礎(chǔ)類型；而當(dāng)建筑的基礎(chǔ)寬度在2.5米以上，則需要采用一些柔性較強(qiáng)的基礎(chǔ)

6、類型。另外，對(duì)于建筑承載比較多并且沒有地下室的多層建筑結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)類型屬于內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)當(dāng)采用交叉梁的設(shè)計(jì)形式或者是十字型的地基，來增強(qiáng)地基的強(qiáng)度，有效的避免不均勻沉降情況。在地基設(shè)計(jì)之中，后澆帶的地基設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樣式可以合理的確保地基避免不均勻沉降現(xiàn)象，由于后澆帶的設(shè)計(jì)形式所使用的建筑材料比原先的建筑構(gòu)件更加具有穩(wěn)定性，并且其混凝土具有微膨脹的特性，所以可以帶來更好的牢固性。3.3 砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化磚砌體在房屋建筑結(jié)構(gòu)中主要擔(dān)負(fù)著抵抗側(cè)向位移和承重的作用，它的布置方式較為多變，但是在躍層結(jié)構(gòu)或表現(xiàn)出過大的受力結(jié)構(gòu)中卻并不適宜。通常應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行以下方面的優(yōu)化，優(yōu)化平立面結(jié)構(gòu)，保證建筑形體

7、的規(guī)則性，抗側(cè)力構(gòu)件平面布置宜規(guī)則對(duì)稱，側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化?？v向抗震墻體在建筑整體中，必須保證有三條以上，合理規(guī)劃門窗的開口規(guī)格，一般要將寬度控制在2m或2m以下，這樣的設(shè)計(jì)有利于增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。3.4 剪力墻的設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中連梁是最為重要的環(huán)節(jié)。如果將連梁的剮度增加，就一會(huì)產(chǎn)生增加建筑結(jié)構(gòu)地震作用的情況，同時(shí)也就造成了連梁與墻肢的內(nèi)部受力分配大幅度增加，這樣就應(yīng)該將此處構(gòu)件的鋼筋配置適度增加，從而使建筑材料受到不必要的浪費(fèi)。所以，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)該選擇將大剛度窗下墻當(dāng)做連梁的設(shè)計(jì)。應(yīng)該選擇的設(shè)計(jì)方式應(yīng)該是把連梁設(shè)計(jì)成剛度與截面較小的弱連梁，并且

8、在達(dá)到結(jié)構(gòu)的剛度與變形程度要求的條件下，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與變形能力等多方面思考，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行合理的布置。一般來說，剪力墻設(shè)計(jì)越多，建筑結(jié)構(gòu)也就具有更大的抗側(cè)力，從而減少建筑結(jié)構(gòu)的位移，卻導(dǎo)致了地震力的增大。3.5 建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，不但要關(guān)注整體設(shè)計(jì)，也應(yīng)該對(duì)各個(gè)細(xì)部結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)給予重視，比如進(jìn)行現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到去除拐角裂縫與結(jié)構(gòu)受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大，如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當(dāng)減少鋼筋配置，從而更加便于施工和達(dá)到控制工程造價(jià)的目的。在有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化方面，也可以增加對(duì)現(xiàn)代化高科技的利用。如今計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)形式已經(jīng)在建筑工程設(shè)計(jì)行業(yè)得到了廣泛的運(yùn)用，基于計(jì)算機(jī)軟件對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行模型化的分析，直觀而準(zhǔn)確。因此人工設(shè)計(jì)配合計(jì)算機(jī)的運(yùn)用進(jìn)行房屋建筑工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)該得到更加有力的推廣。隨著人們生活水平的不斷提高，我們不僅對(duì)建筑實(shí)用性的考量因素增強(qiáng)，而且對(duì)建筑房屋的安全性考慮也逐漸增多，在保證房屋建筑安全的前提下，體現(xiàn)出建筑節(jié)能的具體要求。在我們進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該考慮到建筑技術(shù)運(yùn)用過程中的綠色節(jié)能考量。著國(guó)內(nèi)房屋建筑節(jié)能理念的深入推廣，以及各類