房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用研究探討

1、<p>　　房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用研究探討</p><p>　　[摘 要]在市場經(jīng)濟不斷發(fā)展的今天，建筑市場的競爭也不斷加大，企業(yè)為了能夠在這樣激烈的競爭下依然穩(wěn)步的發(fā)展，就要不斷的進行革新，對施工設(shè)計及方法進行深入探究，相關(guān)的建筑設(shè)計人員就要不斷提高自身的專業(yè)水平，運用新的技術(shù)，設(shè)計合理的方案，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，建設(shè)安全經(jīng)濟的房屋，才能在市場經(jīng)濟的機制下立于不敗之地。本文在此從結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化辦法出發(fā)

2、，對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用做了一定的研究。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化辦法；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）33-0185-01 </p><p>　　前言：建筑工程的施工與實現(xiàn)，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化是基礎(chǔ)前提。合格的建筑工程，其應(yīng)屬于結(jié)構(gòu)完整合理，外形美觀，功

3、能完善，質(zhì)量優(yōu)良。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，其質(zhì)量及水平，直接影響著建筑工程整體功能，影響著其整體效益。 </p><p>　　一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法概述 </p><p>　　在建設(shè)過程中，要把結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑創(chuàng)作合理結(jié)合起來，實現(xiàn)安全、實用、舒適、美觀以及經(jīng)濟的效果。優(yōu)化設(shè)計技術(shù)主要體現(xiàn)在建筑工程整體和分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。建筑工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容主要包括地基基礎(chǔ)、建筑結(jié)構(gòu)體系、圍護結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)細

4、部的優(yōu)化設(shè)計，具體體現(xiàn)在選型、布置、受力分析等內(nèi)容。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要根據(jù)平面布置要求，盡量縮小剛度和質(zhì)量的差異，減弱水平荷載對建筑物的扭轉(zhuǎn)作用；在建筑物豎直方向上要避開剛度突變，減少應(yīng)力集中等不利情況。 </p><p>　　1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)模型 </p><p>　　在通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型主要包括以下內(nèi)容：第一要選擇合適的變量。主要確定對設(shè)計影響比較大的參數(shù)；比如

5、目標控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，要根據(jù)結(jié)構(gòu)整體性和局部性的要求來選擇預(yù)定參數(shù)，這樣就會在一定程度上減少設(shè)計及計算的工作量。第二還要確定目標函數(shù)，利用計算程序的試算結(jié)果，并結(jié)合目標函數(shù)找到滿足條件的最優(yōu)解。第三要確定合適的約束條件。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、從正常極限狀態(tài)下的彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設(shè)計中，要保證各約束

6、條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。 </p><p>　　2、優(yōu)化設(shè)計計算方案 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計屬于多變量和多約束的非線性問題，因此，要根據(jù)可靠的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和優(yōu)化設(shè)計計算方法，選擇多種結(jié)構(gòu)體系進行比較。在計算過程中，先要對建筑進行綜合考慮，然后才對算出的結(jié)果進行嚴謹?shù)姆治霰容^，最終確定最優(yōu)化的設(shè)計方案。因此，在設(shè)計過程中，需要處理好技術(shù)和經(jīng)濟相互之間的關(guān)系，做到技術(shù)先進基

7、礎(chǔ)上的經(jīng)濟合理，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)使用的安全、經(jīng)濟和美觀。 </p><p>　　二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 </p><p>　　1、分階段優(yōu)化與壽命優(yōu)化 </p><p>　　在限定時間內(nèi)，每一個項目工程都有使用的期限，而且在每一個環(huán)節(jié)中，都可以設(shè)計出多種方案以供參考與挑選。也就是說，在每個階段，都可以對方案進行優(yōu)化。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員可

8、在確定優(yōu)化方法的時候，可以將各個階段的性質(zhì)作為依據(jù)，從而優(yōu)化整體工程的壽命，并對建筑的施工質(zhì)量予以保障，使得企業(yè)的經(jīng)濟收益能夠有所增加。 </p><p>　　2、局部優(yōu)化與整體優(yōu)化 </p><p>　　復(fù)雜性與層次性是任何一個項目建筑設(shè)計都具備的兩大特點。從復(fù)雜性方面來看，其主要包括零部件的選取、建筑原材料的選取以及結(jié)構(gòu)類型的選取等內(nèi)容。從層次性方面來看，其主要包括建筑的結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計

9、體系以及安裝設(shè)計體系等，而在每一個體系之內(nèi)又包括了很多個下屬體系。在設(shè)計房屋建筑的時候，設(shè)計人員應(yīng)該優(yōu)化各個下屬的系統(tǒng)，沖破各個布局間的橫向關(guān)聯(lián)，對工程進行疊加。因此，在建筑任何房屋的時候，優(yōu)化的著眼點都應(yīng)該是整體而非局部。只有這樣，才能達到真正設(shè)計優(yōu)化的目的。 </p><p>　　3、基礎(chǔ)工程的合理設(shè)計 </p><p>　　基礎(chǔ)工程配合和支撐是建筑結(jié)構(gòu)的前提條件，從建筑工程方面考慮，

10、地基施工的質(zhì)量高低對建筑物的高低起著重要的作用。設(shè)計一份合理的基礎(chǔ)工程方案有助于增加整個基礎(chǔ)工程的功能性、耐久性，同時對于建筑設(shè)計結(jié)果的耐久性和適應(yīng)性也有著重要的指導(dǎo)意義。所以，選擇合理、實用、安全的基礎(chǔ)工程設(shè)計方案，同時針對地質(zhì)勘察資料中存在的不確定因素進行研究和探索，并找到一份科學(xué)合理的解決方法，對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有重要的意義。 </p><p><b>　　4、優(yōu)化上部結(jié)構(gòu) </b>&

11、lt;/p><p>　　要想模型建立與優(yōu)化房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)，首先就要對剪力墻進行合理的布設(shè)，對剪力墻的質(zhì)量均勻予以有效保證。這樣，樓層的結(jié)構(gòu)重心便能同樓層的平面剛度中心點實現(xiàn)重合，從而有效地削減了風(fēng)力以及地震等外部荷載作用的扭轉(zhuǎn)影響。如果房屋的類型允許的話，那么可以盡量使用大開間的剪力墻構(gòu)造，并對剪力墻的墻肢長進行增加。這樣做，不僅可以有效地對墻肢的數(shù)量進行縮減，還可以確保剛度能夠與相關(guān)標準相符合，并以此作為前提與

12、基礎(chǔ)，有效地降低混凝土的使用數(shù)量。此外，因為剪力墻中的暗柱通常采用的都是鋼筋建材，通過大開間的剪力墻構(gòu)造應(yīng)用，是可以有效縮減鋼筋的使用數(shù)量。 </p><p>　　5、選擇節(jié)能指標較高的結(jié)構(gòu)設(shè)計類型 </p><p>　　將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要是為了在降低工程造價的基礎(chǔ)上，提升房屋建成后的整體效益。因此，需要選擇節(jié)能指標較高的結(jié)構(gòu)設(shè)計類型。常規(guī)設(shè)計中主要有三種房屋結(jié)構(gòu)形

13、式，分別為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)及框架與剪力墻融合的結(jié)構(gòu)模型。第一種結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性能較高，且并不需要較多材料的選用，第二中結(jié)構(gòu)設(shè)計由于其柱截面較大會影響房屋內(nèi)部家具的布置，而第三種結(jié)構(gòu)綜合適應(yīng)能力較強，抗震效果好，且抗測力效果較為明顯。三種結(jié)構(gòu)類型均有其自身存在的優(yōu)缺點，在選擇最優(yōu)設(shè)計方案時同時需要從房屋實際需求出發(fā)，將造價與后期效益均納入考慮的范疇，據(jù)實際情況選擇最佳設(shè)計方案。 </p><p>　　三、鋼

14、結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)中占據(jù)非常重要的位置，通過減少柱的截面面積和使用輕質(zhì)墻板，提高面積使用率。在建筑結(jié)構(gòu)中將鋼結(jié)構(gòu)體系用于住宅建筑可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的延性好、塑性變形能力強，具有優(yōu)良的抗震抗風(fēng)性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、臺風(fēng)災(zāi)害的情況下，鋼結(jié)構(gòu)能夠避免建筑物的倒塌性破壞。鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)包括整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，因此，構(gòu)件或框架的穩(wěn)定性成為設(shè)計的主要問題，在這種

15、設(shè)計前提下，在選擇和應(yīng)用合理的構(gòu)件或框架之前必須對相關(guān)資料進行分析和研究，及時解決與設(shè)置有關(guān)的受力問題。對于提前解決與受力相關(guān)的問題，在結(jié)構(gòu)中很大程度上增加建筑的穩(wěn)定性，同時對抵抗地震問題也起到了一定的作用。 </p><p><b>　　四、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，有助于實現(xiàn)建筑工程整體效益，研究其結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具體策略，通

16、過結(jié)構(gòu)模型設(shè)計、合理選擇計算方法、選擇應(yīng)用最優(yōu)程序、分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定最佳方案，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)建筑工程整體效益。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　【1】何冬霞.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用[J].中華民居，2013，（30）：18-19. </p><p>　　【2】 鄒俊.建筑