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

1、    結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用    葉一舟褚青惠摘 要：當(dāng)前社會經(jīng)濟在快速發(fā)展，人們生活水平獲得顯著提升，也逐漸提升了對房屋建筑的要求。建筑設(shè)計行業(yè)為了滿足市場發(fā)展所需，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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)計優(yōu)化技術(shù)的原則，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點，探討了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：建筑工程；房屋結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計1 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的原則結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要求我們從工程的設(shè)計和價值角度去思考方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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)今價值學(xué)和審美學(xué)的成分。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對結(jié)構(gòu)進行高質(zhì)量再加工的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度與抗震性能為代價，而是經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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)計優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點2.1 科學(xué)地遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師們不僅要具備豐富的設(shè)計經(jīng)驗，也要對結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文熟知，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案貫穿于項目設(shè)計中。規(guī)范更多的是針對量大面廣的工程，因而某些條文的規(guī)定會偏于保守；此外，用于一些

3、特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計時，有些條文則不夠安全。所以，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計中應(yīng)運用良好的專業(yè)知識與正確的判斷力把握設(shè)計，做到設(shè)計成果不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。2.2 結(jié)構(gòu)工程師前期參與和主動參與的重要性強調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動參與是實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重中之重。在實際施工期間，建筑師很難對結(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)計理念、經(jīng)驗和判斷，也無法彌補結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)技術(shù)共識的空白與隔閡。既具有扎實的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論功底，又具有豐富工程實踐經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師，積極主動地參與前期方案設(shè)計，幫助建筑師構(gòu)思與創(chuàng)新，才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的設(shè)計作品，更好使整個建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。2.3 加

4、強各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個系統(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，所以在實施中要強化分工與合作，強化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構(gòu)成要素有機結(jié)合的完美作品。在整個項目開展中，建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個設(shè)計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，二者的結(jié)合不僅能夠達(dá)到實用美觀大方的效果，而且可以使結(jié)構(gòu)受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用3.1 合理選擇結(jié)構(gòu)方案建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是力求設(shè)計方案經(jīng)濟、合理、適用，概念設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，即要選擇一個切實可行的結(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)計對于建筑工程來講，地基是保障建筑質(zhì)量的根本性環(huán)節(jié)，同時也是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計之中的核心部分。地質(zhì)因素是地基設(shè)計當(dāng)中需要重點考慮的問題，房屋的承載力、水文地質(zhì)條件以及區(qū)域性的抗震性等，都需要進行綜合協(xié)調(diào)和處理。所以，針對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的地基設(shè)計，需要在認(rèn)真、細(xì)致的比對基礎(chǔ)上確定出最為經(jīng)濟、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的基礎(chǔ)

6、類型。另外，對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)計形式或者是十字型的地基，來增強地基的強度，有效的避免不均勻沉降情況。在地基設(shè)計之中，后澆帶的地基設(shè)計結(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)該對其進行以下方面的優(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)計優(yōu)化對剪力墻進行優(yōu)化設(shè)計，其中連梁是最為重要的環(huán)節(jié)。如果將連梁的剮度增加，就一會產(chǎn)生增加建筑結(jié)構(gòu)地震作用的情況，同時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。所以，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，不應(yīng)該選擇將大剛度窗下墻當(dāng)做連梁的設(shè)計。應(yīng)該選擇的設(shè)計方式應(yīng)該是把連梁設(shè)計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，進行經(jīng)濟與變形能力等多方面思考，對構(gòu)件進行合理的布置。一般來說，剪力墻設(shè)計越多，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)計優(yōu)化進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，不但要關(guān)注整體設(shè)計，也應(yīng)該對各個細(xì)部結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計給予重視，比如進行現(xiàn)澆板的設(shè)計時，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)到控制工程造價的目的。在有關(guān)設(shè)計技術(shù)優(yōu)化方面，也可以增加對現(xiàn)代化高科技的利用。如今計算機仿真優(yōu)化設(shè)計形式已經(jīng)在建筑工程設(shè)計行業(yè)得到了廣泛的運用，基于計算機軟件對設(shè)計思路進行模型化的分析，直觀而準(zhǔn)確。因此人工設(shè)計配合計算機的運用進行房屋建筑工程的設(shè)計優(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，我們不僅對建筑實用性的考量因素增強，而且對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。在我們進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)該考慮到建筑技術(shù)運用過程中的綠色節(jié)能考量。著國內(nèi)房屋建筑節(jié)能理念的深入推廣，以及各類