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時間：2023-08-03 09:19:23
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一、產(chǎn)生墻體裂縫的原因及防治對策
磚混結(jié)構(gòu)頂層墻體產(chǎn)生裂縫， 是由于屋面長時間受陽光輻射， 其溫度較墻體高出許多， 在炎熱的夏季， 屋面溫度是墻體溫度的兩倍左右， 且在相同溫度條件下， 鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)是磚砌體線膨脹系數(shù)的兩倍， 這就使屋蓋變形要比墻體大得多。屋蓋在變形過程中， 產(chǎn)生了很大的推力， 作用在墻體頂端的水平推力使墻體與屋蓋的接觸面受剪， 剪力與屋蓋.挑檐或女兒墻的垂直壓力， 構(gòu)成墻體雙向應(yīng)力。當(dāng)主拉應(yīng)力大于墻體抗拉強(qiáng)度時， 墻體就會出現(xiàn)裂縫。沿墻體分布的剪應(yīng)力大致為兩端最大， 中部為零。由于端部的正應(yīng)力較小， 其主拉應(yīng)力接近于剪應(yīng)力， 則可能引起斜裂縫， 在窗口， 門口處由于應(yīng)力集中， 易產(chǎn)生裂縫， 由于屋蓋對圈梁的推擠作用， 圈梁下的磚砌體易出現(xiàn)水平裂縫。
1.地基不均勻沉降裂縫。地基不均勻沉降裂縫的原因分析：地基是房屋荷載的最終承受者，其應(yīng)力受深度而擴(kuò)散，應(yīng)力中間大，向兩端逐漸減少。即使地基地層分布均勻，應(yīng)力分布卻不均勻，從而產(chǎn)生不均勻的沉降。當(dāng)沉降失去約束，某一處就會形成應(yīng)力集中，產(chǎn)生大于周邊的沉降，超過設(shè)計允許值范圍時，房屋就會出現(xiàn)裂縫。墻體裂縫產(chǎn)生與房屋長高比有關(guān)，與地基的結(jié)構(gòu)構(gòu)成有關(guān)，與地質(zhì)受力應(yīng)力分布曲線有關(guān)，也與房屋高差和載荷差異密切相關(guān)。
地基不均勻沉降引起墻體裂縫的防治和控制。首先要加強(qiáng)地基勘測，對較弱不均勻地基進(jìn)行加固處理，對地基的處理要與上部結(jié)構(gòu)綜合考慮。常見的地下處理方式有：夯實.打樁.換土等（如端承樁.摩擦樁.爆擴(kuò)樁等）。其次對上部建筑進(jìn)行設(shè)計處理，如：改變建筑體型，簡化建筑物平面，合理設(shè)置沉降縫。最后對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計處理，加強(qiáng)房屋整體剛度（如增設(shè)圈梁.橫梁.采用箱形.筏式基礎(chǔ)等）以及采用柔性結(jié)構(gòu)，輕型結(jié)構(gòu)等。
2.溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫原因分析：熱脹冷縮是建筑材料固有的特性。房屋結(jié)構(gòu)受周圍環(huán)境溫度變化影響，會產(chǎn)生熱脹冷縮的變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到約束后，變形不能復(fù)位，則結(jié)構(gòu)必然會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力的數(shù)值上升到能使砌體結(jié)構(gòu)遭到損壞時，墻體就會產(chǎn)生裂縫。溫度應(yīng)力是墻體產(chǎn)生裂縫直接原因之一，而防止溫差裂縫就在于降低溫差，釋放應(yīng)力，使變形在一定范圍內(nèi)得到約束或釋放，以避免持續(xù)發(fā)展形成裂縫。
溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫控制措施。合理設(shè)置伸縮縫，將變形在一定程度內(nèi)自由釋放，以避免產(chǎn)生附加應(yīng)力；避免樓面錯層和伸縮縫錯位；加強(qiáng)屋面保溫.隔熱措施，采取蓄水屋面或種植屋面；油氈夾滑石粉或鐵皮將屋面板和墻體隔離，并在女兒墻根部合適空隙，使其有自由伸縮的能力與余地；對女兒墻設(shè)構(gòu)造柱，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，提高抗拉強(qiáng)度等技術(shù)措施。
3.砌體干縮裂縫。砌體干縮裂縫的原因分析：任何材料都有干縮濕脹的物理現(xiàn)象，不同材料的干濕變形值不同。普通混凝土砌塊，用干硬性混凝土機(jī)械振壓成型，水灰比小，水泥用量小，一般強(qiáng)度較高，干燥收縮值可控制在0.4毫米/米以內(nèi)；而輕集料混凝土砌塊和蒸壓加氣混凝土砌塊，由于采用的集料成分不同，砌塊的毛細(xì)孔不同，含水率與失水收縮值不同，干燥收縮值一般在0.26毫米/米至0.99毫米/米之間。
不同的砌體材料，它的干縮變形的值是各不相同的，不同工藝制作生產(chǎn)的砌塊材料，其砌塊的干燥收縮值的變化差異也較大。
砌體干縮裂縫的控制措施。為有效控制砌體干縮裂縫，可采取以下措施：一是在砌體材料的選擇方面，用于外墻的普通砌塊，密度不大于1300千克/立方米，干燥收縮值不大于0.3毫米/米，抗壓強(qiáng)度不小于7.5MPa；用于內(nèi)墻的普通砌塊，密度和干燥收縮值指標(biāo)同外墻要求，抗壓強(qiáng)度不小于5MPa。二是面積較大的墻體采用在墻體內(nèi)增設(shè)構(gòu)造梁柱的構(gòu)造措施。如墻體長度超過5米，可在中間設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱；當(dāng)墻體高度超過3米（≤120厚墻）或4米（≥180厚墻）時，須在墻高中間處增設(shè)鋼筋混凝土圈梁。三是嚴(yán)格控制以膠凝材料為原料的砌塊的齡期，不足28天的不得進(jìn)入施工現(xiàn)場。四是分別掌握各種砌塊上墻時的含水率。一般的小型砌塊含水率高，水分蒸發(fā)而引起的收縮值大。
4.施工操作不當(dāng)引起的裂縫
通過對出現(xiàn)裂縫的墻體進(jìn)行解剖分析，發(fā)現(xiàn)不少墻體裂縫的出現(xiàn)是由于施工操作不當(dāng)引起的，主要有：灰縫不飽滿，磚塊干砌.瞎縫；使用斷裂磚塊；磚塊早期受擾動；接槎不合理；預(yù)留洞口填塞不嚴(yán)等。
控制措施：加強(qiáng)工人砌筑知識的教學(xué)培訓(xùn)工作，只有工人掌握了正確的砌筑方法，才能從根本上保證砌體的工程質(zhì)量；加強(qiáng)施工現(xiàn)場正確指導(dǎo)，對砌筑分項工程制訂行之有效的技術(shù)保證措施，嚴(yán)格按施工規(guī)范和施工規(guī)程的有關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行施工，及時糾正操作不善的現(xiàn)象；認(rèn)真落實“自檢.互檢.交接檢”的三檢制度和“上道工序不合格不允許進(jìn)入下道施工工序”等制度，嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題分析
1.建筑物頂層端部剪應(yīng)力與溫差成正比， 與水平阻力系數(shù).材料彈性模量.建筑物長度等呈線性關(guān)系?？刂茰囟葢?yīng)力引起墻體裂縫的主要因素， 因此用伸縮縫作為控制裂縫的唯一方法是不全面的?？刂屏芽p應(yīng)綜合考慮有關(guān)因素， 采取行之有效的措施。結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮強(qiáng)度計算.抗震結(jié)構(gòu)措施多?？刂茰囟葢?yīng)力的措施少， 在住宅樓頂層端單元內(nèi).外縱墻出現(xiàn)裂縫較普遍， 不可否認(rèn)， 結(jié)構(gòu)設(shè)計未采取措施或措施不力， 是形成墻體裂縫的重要因素之一。
2.磚混房屋長度過長。規(guī)范規(guī)定總長超過 50 m 應(yīng)設(shè)伸縮縫， 有的房屋超過較多而未設(shè)， 也未采取其它措施。
3.構(gòu)造柱是增強(qiáng)建筑物整體性， 抵抗地震作用的重要構(gòu)造措施， 過去不少設(shè)計， 構(gòu)造柱的設(shè)置只考慮符合抗震規(guī)范， 不考慮實際已存在的溫度應(yīng)力， 認(rèn)為溫度應(yīng)力在規(guī)范上未明確規(guī)定計算方法， 不考慮也不能算是設(shè)計錯誤。
4.采用磚.砂漿強(qiáng)度等級， 越到頂層越低， 有些建筑物低部幾層采用 MU10 級磚.M5 級砂漿， 而到頂層則為 MU7.5 級磚.M 2. 5 級砂漿。設(shè)計人員習(xí)慣于從強(qiáng)度上考慮， 對溫度應(yīng)力引起的抗剪強(qiáng)度及變形則考慮較少
三、預(yù)防措施分析
中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
隨著人們物質(zhì)生活的不斷豐富，物質(zhì)享受質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對于房屋質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。這就導(dǎo)致房屋建筑工程作業(yè)難度不斷加大，同時也對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求，因而為了確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足人們的要求，作為新時期背景下的房建設(shè)計企業(yè)必須加強(qiáng)對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行不斷優(yōu)化，從而實現(xiàn)企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)，達(dá)到提高企業(yè)市場適應(yīng)力與競爭力的目的?；诖耍疚恼浇Y(jié)合這一背景和自身工作實踐提出了的以下幾點看法。
1.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化重要性
現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟(jì)急速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活不斷豐富，物質(zhì)享受質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，對于房屋質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行不斷優(yōu)化，能讓房屋結(jié)構(gòu)更美觀、適用、經(jīng)濟(jì)以及安全，這已經(jīng)成為當(dāng)前改善人們房屋居住條件的重要手段。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要就是根據(jù)工程實際情況，通過將工程成本的合理計劃作為重點進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，主要就是利用建筑結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)維護(hù)方案等階段，以此做出工程相關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，而后通過對各種不同變量參數(shù)及各種不同影響因素的綜合考慮，從而確定出最佳房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案[1]。
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化重要性主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，增強(qiáng)了建筑經(jīng)濟(jì)性，有利于抗震，節(jié)省裝修成本，增強(qiáng)了荷載能力，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)性能。第二，降低了工程總開發(fā)成本，節(jié)約了占地面積，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能有效降低工程總開發(fā)成本的四分之一左右，還能更加合理利用建筑施工材料，能讓建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及不同建筑單元之間更協(xié)調(diào)，極大增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性。
2.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化的內(nèi)涵
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化的內(nèi)涵就是通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計的調(diào)整讓其與建筑美觀相互協(xié)調(diào)配合，從而建造出賞心悅目的建筑。當(dāng)前人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求就是美觀、適用、經(jīng)濟(jì)以及安全，而進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就能很好的滿足這一要求，讓建筑更形態(tài)更美觀、造型更優(yōu)美、結(jié)構(gòu)更安全、合理、經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)造出最符合人們心中居住的房屋。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要包括房屋分部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和房屋結(jié)構(gòu)總體設(shè)計優(yōu)化兩方面。其中房屋分部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化又主要有：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化、屋蓋系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化。在實際進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，必須做到實事求是，結(jié)合房屋自身具有的特點及建筑工程實際情況，對其整體利益進(jìn)行全面綜合的考慮，從而制定出最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。房建設(shè)計人員進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)選擇最優(yōu)設(shè)計方案，以此滿足設(shè)計目標(biāo)，并且確保設(shè)計的房屋平面布局是合理的、規(guī)則的，以便降低剛度與質(zhì)量之間的差異，從而最大程度降低房屋的水平荷載。與此同時，在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時。必須盡可能避免房屋縱向空間中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層，從而有效確保房屋的應(yīng)力不會集合在一起[2]。
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就是利用建筑結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)維護(hù)方案等階段，通過對各種不同變量參數(shù)及各種不同影響因素的綜合考慮，選擇主要參數(shù)，以此建立工程相關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，最后采用有效的方法確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體設(shè)計優(yōu)化時的大致流程有：第一，合理選擇設(shè)計變量。一般情況下設(shè)計變量的選擇，主要是選擇對設(shè)計要求產(chǎn)生極大影響的參數(shù)，而后把涉及參數(shù)根據(jù)具體作用進(jìn)行針對性地區(qū)分，對設(shè)計變量影響較低的參數(shù)一般作為預(yù)定參數(shù)，采取該方法能有效降低計算編程工作量。第二，科學(xué)確定目標(biāo)函數(shù)。通過對函數(shù)的應(yīng)用找出符合條件的最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。第三，正確確定約束條件。設(shè)計時，必須確保確定的約束條件均達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范要求。
2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化受較多因素影響和限制，所以計算方法也具有特殊性。這種特殊性使得設(shè)計人員在計算時，常常將其限制因素轉(zhuǎn)變成無限制因素。一般情況下，主要采用符合型算法、乘子算法、Powell優(yōu)化算法等計算方法。采用這些計算方法不僅方便而且精準(zhǔn)性高，只需利用計算機(jī)對這些計算方法進(jìn)行編程，就能得到最科學(xué)合理的最佳結(jié)論[3]。
3.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用
3.1概念設(shè)計在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用
當(dāng)下的建筑設(shè)計中，能充分展示設(shè)計思想的重要因素就是概念設(shè)計，因而作為設(shè)計人員，在一個特定的空間內(nèi)，利用整體概念進(jìn)行總體設(shè)計方案的確定是設(shè)計工作中最為重要、關(guān)鍵的事情，并正確處理建筑中結(jié)構(gòu)與構(gòu)件、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。設(shè)計人員開展概念設(shè)計工作時，必須具備豐富的建筑經(jīng)驗基礎(chǔ)，且經(jīng)驗越豐富，設(shè)計作品就會更成功，這樣才能為概念設(shè)計工作的順利開展與完成奠定堅實的基礎(chǔ)。由于建筑結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜性，即使在一樣的設(shè)計方案中，其結(jié)構(gòu)組成設(shè)計也會具有較多變化，就算是已通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的建筑，其不同的分析方法也會出現(xiàn)不同的結(jié)果。且上述問題無法利用計算機(jī)進(jìn)行解決、完成，這就對相關(guān)工作人員提出了更高要求，要求其自行進(jìn)行判斷及處理。但是工作人員作出的判斷及處理必須基于遵循相關(guān)的規(guī)律為前提，而后結(jié)合自身工作實踐經(jīng)驗及工程實際，得出最后的結(jié)果，這就是所謂的概念設(shè)計。
3.2概念設(shè)計的重要性
設(shè)計勘察是工程的核心，質(zhì)量的根源。只有優(yōu)秀的設(shè)計，才會有優(yōu)質(zhì)的工程。專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須具備豐富的工作實踐經(jīng)驗和專業(yè)的設(shè)計理論，以便在進(jìn)行概念設(shè)計工作時，能更為迅速、有效的選擇與確定結(jié)構(gòu)體系，同時還應(yīng)與建筑工程人員相互交流、配合，共同確定建筑總體結(jié)構(gòu)體系，以便使設(shè)計方案概念更清晰、定性更正確，以從而為設(shè)計方案的最優(yōu)化及工程施工的順利進(jìn)行奠定堅實的基礎(chǔ)。
概念設(shè)計能幫助建筑結(jié)構(gòu)降低受自然和人為因素的影響程度。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)概念設(shè)計將面臨極多的問題，因此，設(shè)計人員就必須充分考慮外力因素的影響，并將其納入設(shè)計內(nèi)容。外力因素中，地震是較為常見的，地震發(fā)生沒有規(guī)律，且破壞性極強(qiáng)，因而在設(shè)計時必須充分考慮地震的破壞性帶來的影響，并將其納入設(shè)計內(nèi)容中，從而采取針對性地抗震措施，并盡可能清除對抗震措施的實施帶來的不利因素[4]。
4.結(jié)語
總之，本文通過提出的幾點看法對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化進(jìn)行了分析與探討，具有非常重要的意義。優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是當(dāng)前房建設(shè)計企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，提高企業(yè)市場競爭力的有效手段，因此，作為新時期背景下的房建設(shè)計人員必須努力提高自身的綜合能力與素質(zhì)涵養(yǎng)，以便為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的順利進(jìn)行奠定堅實的基礎(chǔ)，從而促進(jìn)企業(yè)升級和轉(zhuǎn)型，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，
【參考文獻(xiàn)】
[1]鄭智垚，樂肖軍.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，04：98.
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們已經(jīng)不僅僅關(guān)注建筑的實際使用性能，也開始關(guān)注建筑的美觀性和科學(xué)性，改良建筑的結(jié)構(gòu)，對提高建筑的科學(xué)性與美觀性至關(guān)重要。目前，我國很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊都將建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計作為工作的重點。
一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的特點
在確保建筑使用方便的前提下，將建筑的美觀性與藝術(shù)性完美整合，并且達(dá)到房屋最初建設(shè)目的的房屋設(shè)計方法被稱作房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法【1】。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，是一種能夠?qū)Y(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行選擇的設(shè)計方法，設(shè)計人員可以科學(xué)的對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行多重設(shè)計，并最終選擇出理想的設(shè)計方案，確保房屋的安全性與美觀性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是目前應(yīng)用較為廣泛的設(shè)計方法，與很多學(xué)科具有密切的聯(lián)系，很多設(shè)計方法與設(shè)計技術(shù)都能夠在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中得到運(yùn)用【2】。利用優(yōu)化設(shè)計方法設(shè)計出的房屋建筑比其它建筑更加美觀、更加實用，并且能夠切實保障房屋使用者的安全。經(jīng)過機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的房屋建筑更加耐用，可以為房屋使用者提供更多的方便。另外，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑可以節(jié)省大量經(jīng)濟(jì)成本，使房屋不再需要為不重要的設(shè)施消耗大量經(jīng)濟(jì)成本，切實減低房屋建設(shè)者的成本支出，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的房屋更加節(jié)能環(huán)保，使建筑使用者不再需要支出大量的能耗成本，也對國家的技能環(huán)保事業(yè)具有很強(qiáng)的促進(jìn)意義。因此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是目前應(yīng)用廣泛且較為理想的建筑優(yōu)化方案。
二、建筑結(jié)構(gòu)中優(yōu)化設(shè)計方法運(yùn)用的重要性
我國建筑行行業(yè)的飛速發(fā)簪，高層建筑和超高層建筑越來越多，施工單位更加關(guān)注如何用較少的資金，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，滿足人們的基本需求。在優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)使用先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)秀的設(shè)計理念，對建筑工程進(jìn)行關(guān)系，并對造價問題進(jìn)行合理的控制。沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑，由于必須保證建筑的安全性能，無法很好地進(jìn)行成本控制工作。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑要比進(jìn)行過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑在設(shè)計方面的使用資金多出5%―8%；另外，沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在很多不合理之處，美觀性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑。因此，越來越多的建筑使用者愿意購買或租賃經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以為施工節(jié)省大量的原材料，并且科學(xué)的運(yùn)用新型原材料，在保證建筑質(zhì)量的同時，延長建筑使用年限，切實保證建筑購買者和租賃者的根本利益。
三.使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)注意的問題
（一）確保建筑安全性
首先，建筑工程的安全性是最重要的問題，無論建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法有多少優(yōu)勢，保證安全這一基本原則不可動搖。建筑是設(shè)計者務(wù)必將保證建筑施工者和使用者的安全作為工作的第一要素，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，不能隨意改動建筑的承重設(shè)施，避免建筑承重性能不良造成建筑坍塌。建筑的墻體，必須符合科學(xué)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計人員不能為了使用方便隨意設(shè)計門窗，在建筑內(nèi)部樓梯和臺階的設(shè)計方面，不能僅僅為了美觀隨意更改樓梯和臺階的護(hù)欄，切實保證護(hù)欄起到維護(hù)建筑使用者安全的目的。
（二）材料質(zhì)量必須到達(dá)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法使建筑的設(shè)計者可以通過科學(xué)的設(shè)計節(jié)省一些施工原材料。但是，優(yōu)化設(shè)計的建筑使用的材料必須符合安全環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，不能為了節(jié)省原材料成本，而使用劣質(zhì)施工材料。建筑的施工團(tuán)隊，需要組建專門的原材料質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)，對每一個購買的原材料進(jìn)行質(zhì)量檢測，保證施工材料的質(zhì)量達(dá)到環(huán)保安全的標(biāo)準(zhǔn)，避免因結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計而導(dǎo)致原材料質(zhì)量問題，影響建筑使用者的舒適性。
四、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體運(yùn)用
（一）房屋建筑防震安全結(jié)構(gòu)優(yōu)化
房屋建筑防震安全設(shè)計是房屋建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，安全是房屋使用者對房屋建筑的最基本要求，房屋建筑方針安全設(shè)計的水平也是決定房屋建筑質(zhì)量的重要因素。因此，房屋建筑防震安全結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，是房屋建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的重點。房屋建筑的設(shè)計者要進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計過程中，必須充分考慮房屋在使用過程中可能受到的外部環(huán)境影響，尤其是自然災(zāi)害的影響，地震災(zāi)害無疑是對房屋建筑威脅最大的自然災(zāi)害，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作者在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須充分考慮房屋建筑的防震安全性能，要通過對房屋建筑機(jī)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計使房屋建筑具備更強(qiáng)的抗震能力。例如對于高烈度設(shè)防地區(qū)，建筑結(jié)構(gòu)采用隔震與消能減震設(shè)計是一種有效地減輕地震災(zāi)害的技術(shù)。隔震設(shè)計指在房屋基礎(chǔ)、底部或下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置由橡膠隔震支座和阻尼裝置等部件組成具有整體復(fù)位功能的隔震層，以延長整個結(jié)構(gòu)體系的自振周期，減少輸入上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用，達(dá)到預(yù)期防震要求。消能減震設(shè)計指在房屋結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能器，通過效能器的相對變形和相對速度提供附加阻尼，以消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，達(dá)到預(yù)期防震減震要求。
（二）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計周期優(yōu)化
在結(jié)構(gòu)抗震計算中，計算各振型地震影響系數(shù)所采用的結(jié)構(gòu)自振周期應(yīng)考慮非承重墻體的剛度影響予以折減。當(dāng)非承重墻體為砌體墻時，高層建筑結(jié)構(gòu)的計算自振周期折減系數(shù)可按下列規(guī)定取值：框架結(jié)構(gòu)可取0.6～0.7；框架―剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.7～0.8；框架―核心筒結(jié)構(gòu)可取0.8～0.9；剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.8～1.0。對于其他結(jié)構(gòu)體系或采用其他非承重墻體時，可根據(jù)工程情況確定周期折減系數(shù)。建筑的墻體多為輕質(zhì)墻體，要按照使用的年限進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，以達(dá)到提高建筑質(zhì)量的目的，要準(zhǔn)確的將折減系數(shù)進(jìn)行判斷，建筑的結(jié)構(gòu)計算周期要乘以折減系數(shù)，保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化符合建筑使用周期。
（三）房屋建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計中的數(shù)字技術(shù)運(yùn)用
房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項比較復(fù)雜的工程，采用高科技數(shù)字化技術(shù)能夠使房屋建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計工作更加高效準(zhǔn)確。房屋建筑的結(jié)構(gòu)多種多樣，房屋的使用者擁有許多選擇，數(shù)字技術(shù)可以將房屋建筑結(jié)構(gòu)的示意圖清晰的展現(xiàn)在房屋建筑使用者面前供其選擇，使房屋建筑的使用者更加明確自己選擇的房屋建筑結(jié)構(gòu)，避免因為不了解房屋建筑結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)選擇錯誤。例如，北京奧運(yùn)會的主場館鳥巢，就引用了數(shù)字技術(shù)對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，突破了傳統(tǒng)建筑的固有機(jī)構(gòu)，使嶄新的橢圓形建筑呈現(xiàn)在世人面前，為北京奧運(yùn)會的成功舉辦提供了重要幫助。因此，加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的使用，使更加具有科技含量的技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中發(fā)揮更大作用，是當(dāng)前我國房屋建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計工作領(lǐng)域必須重視的問題。
【結(jié)束語】隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國建筑行業(yè)獲得了巨大的發(fā)展。但是，傳統(tǒng)建筑的使用性能已經(jīng)越來越難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對建筑性能的要求，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的使用，很大程度上豐富了建筑的使用性能，在保證安全的前提下，使建筑內(nèi)部機(jī)構(gòu)更加合理，更加美觀，切實提高了建筑使用者的生活質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
2鋼材選用質(zhì)量等級和焊接質(zhì)量等級的選用問題
國家頒布的關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)書中明確規(guī)定鋼材料的質(zhì)量等級必須要有正確的標(biāo)識，并且需要滿足焊接質(zhì)量等級的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但是在實際的應(yīng)用過程中，對于選取的材料的質(zhì)量等級并沒有提供較為準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是標(biāo)明了鋼材使用材料的類別。因而需要對鋼材材料的質(zhì)量等級和焊接質(zhì)量等級進(jìn)行準(zhǔn)確的選用。首先，在鋼結(jié)構(gòu)的房屋建設(shè)過程中所選用的鋼材材料需要具備一定的抗壓力、負(fù)重性好以及可延伸性，同時還需要承受相當(dāng)強(qiáng)度的冷熱沖擊。根據(jù)實際的建設(shè)經(jīng)驗，鋼材材料在選擇的時候要選用Q級以上的碳結(jié)構(gòu)鋼以及低合金高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)鋼，這樣就可以有效的保證保證鋼結(jié)構(gòu)的延伸性和韌性。除此之外，鋼材的焊接需要具備標(biāo)準(zhǔn)的碳含量證書，同時焊接質(zhì)量等級要高于二級。
3鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)性問題
在鋼材料的防護(hù)過程中，防腐蝕和隔熱是其中非常重要的兩個方面。但是建筑工程師在應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的過程中只注重對鋼材硬度和抗壓力度的強(qiáng)化，忽略了防腐蝕和隔熱的重要性。在相關(guān)的文件和制度中對鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕和隔熱并沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，這些情況就導(dǎo)致房屋建設(shè)完成后由于外部環(huán)境的侵蝕和影響，在一定程度上減少了房屋的使用壽命。因而面對這樣的情況，相關(guān)部門需要制定和出臺相關(guān)的文件明確鋼材的抗腐蝕度，同時鋼結(jié)構(gòu)中埋入地下的部分需要進(jìn)行一定的包裝，提高鋼材的抗腐蝕性。除此之外，鋼材料在生產(chǎn)的時候要進(jìn)行相應(yīng)的耐火測試，以此作為采用有效防護(hù)措施的重要依據(jù)。
Abstract: with the China has in the comprehensive construction well-off society, be speeding up the whole social economic rapid development stage, people's standard of living quality will continue to ascend, living level will up the steps, improve the people's living life appropriate new demand, according to the practical experience for many years in the authors discussed in this paper. In the final analysis from three aspects detailed design optimization of building structure technology specific strategies, we hope that this paper for our country related parties or the significance of reference.
Keywords: structure design; Optimization technology; Housing design; Discusses application
中圖分類號：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。加深對當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的認(rèn)識與研究，以不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使設(shè)計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準(zhǔn)、更合理和更經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計在當(dāng)今房屋建筑工程中，是一項責(zé)任繁重、具有影響力的項目，房屋設(shè)計的優(yōu)化性比較重要，其設(shè)計的水平直接影響著建筑物的經(jīng)濟(jì)性、適用性和安全性。
1、房屋優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容
通常房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是利用適宜的方法和設(shè)計理念來滿足房屋建筑設(shè)計的需求，比如確定合理的布置、結(jié)構(gòu)形勢、構(gòu)件尺寸等。尤其是優(yōu)化設(shè)計基本的鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系，往往自整體布局與具體構(gòu)件兩個角度進(jìn)行分析、考慮。影響整體布局的關(guān)鍵因素是建筑
物的柱網(wǎng)尺寸、層高、體型、抗側(cè)力構(gòu)件位置等。具體構(gòu)件主要是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾面、布局、
鋼筋及混凝土的配筋構(gòu)造、強(qiáng)度等級。對于這兩大方面的因素，需要有專業(yè)的工程設(shè)計人員，
熟知構(gòu)件設(shè)計規(guī)范并具有豐富設(shè)計經(jīng)驗，而且善于分析與把握構(gòu)件受力特性及結(jié)構(gòu)，進(jìn)而選
取最相適宜的方法展開優(yōu)化設(shè)計工作。
2、房屋優(yōu)化設(shè)計的必要性
依據(jù)我國的國情以及發(fā)展形勢，我國今后主要以建設(shè)高層住房為主。與此同時，投資者們也日益關(guān)注建設(shè)成本如何最低化，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最低化。若想實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，工程設(shè)計人員首先以建筑的安全性為基礎(chǔ)，然后理性分析建筑方案，
融合與之相適宜的設(shè)計理念以及方法，實現(xiàn)對工程造價的有效控制，以符合投資者的經(jīng)濟(jì)要求。根據(jù)統(tǒng)計資料表明，建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計比未進(jìn)行優(yōu)化的建筑節(jié)省了5%至30%的費用。然而，在很多實際優(yōu)化設(shè)計中，其因為受到較多因素的制約而難以施展、發(fā)揮出其優(yōu)越性。比如，過度追求工程設(shè)計進(jìn)度，就會影響工程設(shè)計人員的設(shè)計效果，一味地以滿足工程進(jìn)度為目標(biāo)；年輕的工程設(shè)計人員常受其專業(yè)素質(zhì)限制，難以理解其設(shè)計軟件，無法實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)；也有一些工程設(shè)計人員過于關(guān)注建筑部分，忽視了建筑的整體方案，未能實現(xiàn)控制整體造價。由此可見，工程設(shè)計人員要將其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，只有合理的設(shè)計方案才能確保實現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。
3、關(guān)于優(yōu)化設(shè)計技術(shù)中存在的問題
3.1重視結(jié)構(gòu)尺寸，忽略結(jié)構(gòu)整體設(shè)計人員優(yōu)化建筑方案時，通常根據(jù)已給的幾何形狀、
材料、拓補(bǔ)等來規(guī)劃，以符合條件的構(gòu)件截面要求，而忽略了整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。其實形狀的優(yōu)化設(shè)計要比尺寸的優(yōu)化重要得多，單純的尺寸優(yōu)化不能滿足優(yōu)化結(jié)構(gòu)的需求。不少設(shè)計人員片面的認(rèn)為結(jié)構(gòu)方案和布置規(guī)劃經(jīng)過計算機(jī)軟件對分析上部結(jié)構(gòu)，一旦構(gòu)件截面符合計算結(jié)構(gòu)的規(guī)定，那么對于地基部分，特別是軟地基部分，上部結(jié)構(gòu)重要性就變低了。所以設(shè)計人員時常對上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面沒有足夠的重視。
3.2優(yōu)化目標(biāo)不能完全符合工程的需求在實際優(yōu)化設(shè)計過程中，時常伴隨著很多難題，因為工程設(shè)計工作中的約束條件較多、建筑功能的限制性較多、變量也多等一系列不確定因素，致使目標(biāo)函數(shù)僅能獲取相對的最優(yōu)解。當(dāng)今利用計算機(jī)軟件來優(yōu)化截面，幾次間的試驗根本無法實現(xiàn)預(yù)期效果。因此設(shè)計的進(jìn)度與時機(jī)都限制了優(yōu)化方法的實現(xiàn)。雖然當(dāng)今不少建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計及布置是較為合理的，而且它的構(gòu)件截面也適合常規(guī)尺寸，但是計算機(jī)軟件的分析工作依然是設(shè)計工作中薄弱一節(jié)。即使利用增大構(gòu)件截面的手段也無法得到有效改善，
相反地還增大了耗材的成本。
3.3離散變量問題建筑物尺寸、型鋼規(guī)則型號、鋼筋等都是變量，傳統(tǒng)的梯度算法、對偶算法已經(jīng)不能滿足當(dāng)今的工程設(shè)計需要。當(dāng)前隨著問題日益增多，引發(fā)了計算量劇增的組合性爆炸難題。
4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
4.1概念設(shè)計優(yōu)化與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計每一個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，都具有多種結(jié)構(gòu)及布局設(shè)計，即使建筑物的結(jié)構(gòu)布局已經(jīng)被確定，并且處于相同的荷載狀況，也依然有很多種分
析方法。建筑分析中的材料、設(shè)計參數(shù)、荷載取值等都不是固定不變的，處理建筑物的細(xì)節(jié)問題也是要隨機(jī)應(yīng)變的，尤其是計算機(jī)軟件不能解決的問題，更需要設(shè)計人員親自來做出分析判斷。概念設(shè)計意指設(shè)計者遵守房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的普遍規(guī)律，同時結(jié)合工程的實際經(jīng)驗來進(jìn)行研究設(shè)計，概念設(shè)計是設(shè)計者對多個備選設(shè)計方案進(jìn)行篩選的工作環(huán)節(jié)。
4.2概念設(shè)計處理實際房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計問題處理概念設(shè)計問題具有多種形式，但是所追求的共同目的是在任何外來影響下，建筑結(jié)構(gòu)都可以穩(wěn)固應(yīng)對或者僅是受到很低損害，這也是概念設(shè)計中要處理的基本實際狀況。由此可見，概念設(shè)計的主要內(nèi)容即為將建筑物所可能遭到的各種破壞因素以及相應(yīng)的預(yù)防措施。比如地震災(zāi)害是最難以預(yù)防和解決的破壞性因素，
其嚴(yán)重的破壞性，已經(jīng)作為了概念設(shè)計中的重要課題。所以房屋結(jié)構(gòu)在設(shè)計之時便要提前著手，做好房屋的抗震性能，以提升抗震性能為基礎(chǔ)，降低地震對建筑結(jié)構(gòu)危害的主要措施是確保建筑材料的剛度對稱且均勻，為了更好地防止地震引發(fā)房屋結(jié)構(gòu)的脆性破壞，可以實行延性設(shè)計進(jìn)行減緩；此外房屋結(jié)構(gòu)可以實行多道防御系統(tǒng)，幫助房屋建筑在遭受地震當(dāng)中分解地震的能量，減少損害度，以上這些抗震設(shè)計的思路均為概念設(shè)計的主要指導(dǎo)思想。
4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實用性與藝術(shù)性結(jié)合建筑物其實就是建筑師的藝術(shù)品，建筑師在設(shè)計建筑物的時候，始終期望將自己的意圖表達(dá)得淋漓盡致，追求藝術(shù)性與實用性的最佳融合。
結(jié)構(gòu)設(shè)計人員首先要保證所涉及房屋建筑的安全性，然后對于建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改善，不斷完美，以全面體現(xiàn)建筑設(shè)計師的美學(xué)意圖。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，滿足設(shè)計師的設(shè)計意圖是基本標(biāo)準(zhǔn)，平面布局須要精確對稱，有規(guī)則性，最大限度縮減質(zhì)量與剛度兩者之間的差異，
以避免建筑物因荷載作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題。豎向布局應(yīng)以滿足房屋的功能為基礎(chǔ)，確保豎向承重構(gòu)件上下貫通，使用轉(zhuǎn)換層來降低設(shè)計或結(jié)構(gòu)分析的難度與成本。此外，豎向布局剛度須要實行漸變，以避免應(yīng)力的過度集中現(xiàn)象，增強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)抵抗水平動力的荷載。
5、結(jié)語
工程造價在工程項目占有很大比例，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益，所以優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)能夠卓有成效地減少工程造價成本。與此同時，優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)要保障建筑的安全級別，合理化等，協(xié)調(diào)好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩者之間的關(guān)系，切勿因重視節(jié)省成本，而忽視質(zhì)量或技術(shù)。為了實現(xiàn)整體目標(biāo)最優(yōu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與工程師要分析房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，利用精細(xì)高效的工作標(biāo)準(zhǔn)及要求來實現(xiàn)最優(yōu)化的房屋結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)造措施，主要還是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論對存在許多缺陷或者不可計算性下手。 通過結(jié)構(gòu)方案的分析、模型參數(shù)的控制及施工圖中細(xì)節(jié)的把握。
【參考文獻(xiàn)】
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一、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法
賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工五種效果，而建筑設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿足了建筑美觀、造型優(yōu)美的要求又能使房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理，成為實際意義上的"經(jīng)濟(jì)適用"房。從建筑上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，它主要體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計量方面。
房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，在實施過程中，還應(yīng)該按照一切從實際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)在滿足設(shè)計意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用及實踐價值
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)的應(yīng)用具體體現(xiàn)在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，并應(yīng)在滿足設(shè)計規(guī)范和使用要求的前提下，結(jié)合具體工程的實際情況，圍繞其綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實踐價值筆者認(rèn)為，在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益的前提下，應(yīng)盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度和合理性。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，采用設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以使建筑工程造價降低5%～30%。優(yōu)化技術(shù)的實現(xiàn)，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。同時，它還可為建筑整體性方案設(shè)計進(jìn)行合理的決策，優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)建筑設(shè)計的“適用、安全和經(jīng)濟(jì)”目標(biāo)的有效途徑。
三、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計與用地的關(guān)系多層或高層住宅建筑中，總建筑面積是各層建筑面積的總和，層數(shù)越多，單位建筑面積所分?jǐn)偟姆课菡嫉孛娣e就越少。但隨著建筑層數(shù)的增加，房屋的總高度也增加，房屋之間的間距也必須增大。因此，用地的節(jié)約量并不隨建筑層數(shù)的增加而按同一比例遞增。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價的關(guān)系建筑層數(shù)對單位建筑面積造價有直接影響，但影響程度對各分部結(jié)構(gòu)卻是不同的。屋蓋部分，不管層數(shù)多少，都共用一個屋蓋，并不因?qū)訑?shù)增加而使屋蓋的投資增加。因此，屋蓋部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而明顯下降?；A(chǔ)部分，各層共用基礎(chǔ)，隨著層數(shù)增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載加大，必須加大基礎(chǔ)的承載力，雖然基礎(chǔ)部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而有所降低，但不如屋蓋那樣顯著。承重結(jié)構(gòu)，如墻、柱、梁等，隨層數(shù)增加而要增強(qiáng)承載能力和抗震能力，這些分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價將有所提高。
3、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系住宅的層高直接影響住宅的造價，因為層高增加，墻體面積和柱體積增加，并增加結(jié)構(gòu)的自重，會增加基礎(chǔ)和柱的承載力，并使水衛(wèi)和電氣的管線加長。降低層高，可節(jié)省材料、節(jié)約能源，有利于抗震，節(jié)省造價。同時，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節(jié)約用地的效果。
在相同建筑面積時，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長系數(shù)越小，外墻砌體、基礎(chǔ)、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價會降低?？紤]到住宅的使用功能和方便性，通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。
四、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
1、直覺優(yōu)化（概念設(shè)計優(yōu)化）技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于同一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計；確定了結(jié)構(gòu)布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設(shè)計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：建筑物細(xì)部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機(jī)無法完全解決的，都需要設(shè)計人員自己作出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)律指導(dǎo)下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進(jìn)行，這便是前面所說的概念設(shè)計。因此，概念設(shè)計存在于設(shè)計師對多種備選方案進(jìn)行選擇的過程中。
2、概念設(shè)計處理的實際建筑設(shè)計問題
概念設(shè)計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或?qū)⑵茐某潭冉抵磷畹?。因此，分析如何?yīng)付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設(shè)計過程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計算及構(gòu)造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段。
五、結(jié)語
建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過建筑物表達(dá)自己的設(shè)計意圖，力求藝術(shù)性和實用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)師在保證安全性的前提下，當(dāng)然應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式，使建筑師的意圖得以實現(xiàn)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，在基本滿足建筑師設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對結(jié)構(gòu)抵抗水平動力荷載是十分不利的。
參考文獻(xiàn)
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隨著時代的發(fā)展，人們的生活水平得到了顯著的提高。人們對房屋建筑的設(shè)計要求提出了新的要求。各種新型房屋設(shè)計被人們使用，但也間接的降低了房屋的整體可靠性。為了使房屋達(dá)到美觀與質(zhì)量并重，需要設(shè)計師們不斷對設(shè)計進(jìn)行創(chuàng)新充實。本文著重對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的設(shè)計要點進(jìn)行探析，提出淺薄的見解。
1地基與基礎(chǔ)的設(shè)計分析
往往在建設(shè)多層房屋時，沒有地質(zhì)詳勘報告，常根據(jù)相關(guān)建設(shè)單位口頭或參照周邊建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計資料，進(jìn)而進(jìn)行施工圖設(shè)計。實際上地基與基礎(chǔ)的設(shè)計應(yīng)保證準(zhǔn)確合理，安全適用，設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格結(jié)合地質(zhì)勘察資料，將多方面的因素進(jìn)行考察制定基礎(chǔ)類型與上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，僅參照局限的數(shù)據(jù)是不全面的，也不能保證安全，不能盲目通過降低耐力容許值而滿足設(shè)計需要。對軟弱地基應(yīng)進(jìn)行換土墊層的方式進(jìn)行處理，而目前多數(shù)的房屋設(shè)計未進(jìn)行換土墊層設(shè)計，僅憑借經(jīng)驗進(jìn)行處理。一些設(shè)計者對于地基是否軟弱的危害認(rèn)識較低，根據(jù)以往經(jīng)驗對地基進(jìn)行墊砂，提高地基的承載力，沒有合理的進(jìn)行墊層的寬度與厚度的計算，使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計既不安全也不經(jīng)濟(jì)。民用的建筑中柱梁以及基礎(chǔ)的負(fù)荷沒有正確的按照規(guī)范乘以折減系數(shù)。在進(jìn)行民用多層建筑的設(shè)計時，一些設(shè)計人員進(jìn)行梁、柱及基礎(chǔ)負(fù)荷的計算，未能嚴(yán)格按照現(xiàn)行的規(guī)范荷載乘以折減系數(shù)，其計算出了荷載值準(zhǔn)確度較低。
2磚混結(jié)構(gòu)房屋采用構(gòu)造柱進(jìn)行承重
磚混結(jié)構(gòu)運(yùn)用在房屋設(shè)計中，不僅能夠有效的將墻體的抗震能力進(jìn)行提高，也能使構(gòu)造樁與圄梁有效聯(lián)接在一起，形成對砌體的約束，這樣有利于限制墻體裂縫，提高豎向承載力，對結(jié)構(gòu)的整體抗震性的提高有重要作用。在當(dāng)前建筑業(yè)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，構(gòu)造柱被用于承載柱使用，而這種做法帶來了以下幾點問題：一是將構(gòu)造柱作為承重柱后，將使其提前受力，
這對構(gòu)造柱對拉結(jié)力和約束力具有較大的影響，若房屋結(jié)構(gòu)受到地震作用，將在構(gòu)造柱處形成集中應(yīng)力，首先出現(xiàn)損壞。這樣使構(gòu)造柱不僅失去了本身應(yīng)有的作用，也成為了房屋建筑中較為薄弱的部位。二是構(gòu)造柱通常源于地圈梁中，沒有設(shè)置其他基礎(chǔ)，將構(gòu)造柱兼作承重柱后，使柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎部的承壓強(qiáng)度不能達(dá)到規(guī)范要求。柱底基礎(chǔ)若出現(xiàn)沖切或局部承壓出現(xiàn)破損，將使房屋結(jié)構(gòu)整體的可靠性降低。筆者建議承重大梁下的柱子，應(yīng)結(jié)合承重柱進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計。若梁上荷載及跨度不大時，可將構(gòu)造柱置于梁下，但此時必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗算下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度對墻體的局部承壓及抗彎強(qiáng)度進(jìn)行驗算。在驗算無誤后，再將構(gòu)造柱正式置于梁下[1]。
3承重柱截面高度設(shè)計不合理
這種問題往往出現(xiàn)在六度抗震設(shè)防區(qū)。一些設(shè)計師對于六度設(shè)防存在誤解，認(rèn)為就是不設(shè)防，為了使受力分析方便快捷，他們故意將柱子的截面高度設(shè)計偏小，將梁柱的線剛度比增大。將梁簡化成鉸支梁，將柱根據(jù)軸心受壓進(jìn)行計算。這類做法雖然將結(jié)構(gòu)受力分析進(jìn)行了簡化，但大大增加了房屋結(jié)構(gòu)的安全隱患。這類做法將梁柱間的剛結(jié)作用忽略了，且柱截面的配筋較小，在結(jié)構(gòu)受力后，柱頂?shù)目箯潖?qiáng)度較低，進(jìn)而導(dǎo)致柱子從梁底周圍出現(xiàn)水平裂縫。這樣直接降低了房屋的耐久度，也將引起用戶的恐慌。這樣的結(jié)構(gòu)在地震作用下將極易倒塌。違背了當(dāng)前的強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計規(guī)范。
4框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時忽略縱向框架的設(shè)計
在當(dāng)前的房屋抗震設(shè)計規(guī)范中，要求水平地震作用應(yīng)采取兩個方向分別計算，不同方面的地震作用應(yīng)結(jié)合該方向的抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行承擔(dān)。在相關(guān)規(guī)定中，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)將縱向框架與橫向框架同等重視。而在實際工作中，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計者將縱向框架按照普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計，導(dǎo)致梁柱的節(jié)點及框架中的縱筋、箍筋的配置不能符合框架構(gòu)造的設(shè)計要求。由于沒有將地震的縱向作用考慮到設(shè)計中。在實際設(shè)計時，往往出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋、跨中縱筋及箍筋等不滿足相關(guān)要求[2]。
5懸挑梁的梁高選擇不合理
設(shè)計者在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往對梁手撓度的驗算頗為輕視，而片面的重視對梁的強(qiáng)充及傾覆進(jìn)行驗算。梁高選擇過低，將使梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過大，在正常的情況下，梁截面受壓區(qū)將呈非線性的徐變。梁撓度也將隨時間的推移而變大。挑梁一旦出現(xiàn)變形將使梁板產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度將隨著挑梁變形的回大而加寬，嚴(yán)重影響的房屋的正常使用。根據(jù)筆者經(jīng)驗，這種挑梁的變形在后期將使梁支座截面上部的受拉區(qū)出現(xiàn)較大的豎向裂縫，受支座周圍受拉區(qū)也將出現(xiàn)豎向裂縫。受到支座周圍剪彎作用的影響，豎向裂縫會逐漸發(fā)展成斜裂縫，此時梁幾乎被完全損壞。在為托墻挑梁時，梁過強(qiáng)的撓度將使梁上境況體在梁支座周圍出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處不斷斜向發(fā)展，越靠上裂縫越寬。挑梁的截面過小將降低整體抗震性能。懸挑結(jié)構(gòu)對豎向地震極為敏感。梁高小時截面相對受壓區(qū)高度較高，降低了梁的延性，以致在豎向地震的作用下極易發(fā)生脆性破壞，使結(jié)構(gòu)失去承載力。
6連續(xù)梁按照單梁進(jìn)行設(shè)計
這種設(shè)計常用于陽臺邊梁的設(shè)計。由于邊梁上荷重較低，設(shè)計師往往對其不重視，為了使受力分析方便，往往將應(yīng)設(shè)計為連續(xù)梁的梁按照單簡支梁進(jìn)行設(shè)計，以致梁在支座處上部負(fù)筋設(shè)置量較少。這樣極易導(dǎo)致梁在支座周圍上方受拉區(qū)產(chǎn)生豎向裂縫，進(jìn)而引起梁上部欄板出現(xiàn)豎向裂縫。在環(huán)境溫度產(chǎn)生變化時，梁端柱或挑梁將約束梁的伸縮，梁內(nèi)出現(xiàn)收縮應(yīng)力，該收縮應(yīng)力又將作用于已生成的梁上裂縫中，導(dǎo)致梁的支座周邊沿著梁截面產(chǎn)生更多裂縫，使梁的承載力不能滿足安全，使房屋的使用安全性遭到破壞。
7樓板設(shè)計中常見問題分析
板在房屋建筑中是主要的承載構(gòu)件，板將樓面及屋面的荷載轉(zhuǎn)移給周邊的墻或梁?？茖W(xué)的樓板設(shè)計應(yīng)考慮到梁、墻、柱等構(gòu)件的安全問題。若整體設(shè)計考慮不周，將導(dǎo)致設(shè)計不合理，甚至還將導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計中常見的問題有以下幾點：一是設(shè)計師為了計算方便或?qū)τ诎宓氖芰顟B(tài)缺少認(rèn)識，將雙向板按照單向板進(jìn)行計算。使計算結(jié)果與實際的受力相差甚大，以致于板一邊的配筋過大，另一邊的根據(jù)構(gòu)造配筋，使配筋嚴(yán)重不足不合理，最后導(dǎo)致板上出現(xiàn)裂縫。二是板承受線荷載時的彎矩計算問題。在民用房屋中，往往在樓板上設(shè)計一些非承載隔墻，需要在樓板設(shè)計中將該部分的線荷載轉(zhuǎn)化為等效的均布荷載，進(jìn)而進(jìn)行配筋計算。而一些設(shè)計師錯誤的將隔墻的總荷載加在板的總面積之上，導(dǎo)致錯誤的計算。三是雙向板的有效高度取值較大。雙向板將在兩個方向產(chǎn)生彎矩，因此雙向板跨中應(yīng)縱橫疊放彎矩鋼筋，并對兩個方向的各自有效高度進(jìn)行分別計算。而一些設(shè)計師將兩個方向的有效高度進(jìn)行一致配筋計算，導(dǎo)致有效高度取值不合理，配筋降低，使房屋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量隱患[3]。
8結(jié)束語
綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)結(jié)合多方面的因素，認(rèn)真的對每一個房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，相關(guān)設(shè)計師應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計，結(jié)合上文所述觀點，將重視房屋設(shè)計中的設(shè)計要點，嚴(yán)格約束自身，提高專業(yè)水平，不忽視設(shè)計細(xì)節(jié)，進(jìn)而使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量得到保證。
參考文獻(xiàn)：
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的操作步驟
2.1創(chuàng)建優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型
首先需要科學(xué)、合理地設(shè)計變量。一般情況下，主要的變量是對建筑本身結(jié)構(gòu)造成影響的重要參數(shù)。對于部分由局部性有關(guān)要素就可以使設(shè)計要求得到滿足或者變化范圍很小、影響也較小的參數(shù)，通常可采用預(yù)定參數(shù)加以表示，不僅可以使計算數(shù)量與設(shè)計數(shù)量減少，而且有關(guān)的編程工作量也會減少，有助于工作效率的提升。其次，要確定目標(biāo)函數(shù)。在優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，為減少整體的工程造價，需要找到失效的概率函數(shù)與尺寸符合預(yù)定條件的鋼筋截面積。最后，要合理確定約束條件。
2.2合理優(yōu)化設(shè)計有關(guān)的方案
將可靠度作為優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)時，一般約束條件較多，還可能出現(xiàn)非有關(guān)的非線性問題，因此在計算過程中，需要學(xué)會適當(dāng)轉(zhuǎn)換，將有約束的優(yōu)化向無約束轉(zhuǎn)化，可采用拉氏乘子法等計算。
2.3相關(guān)應(yīng)用程序的設(shè)計
無論是將可靠度作為優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù)，還是運(yùn)用有關(guān)的計算方式進(jìn)行設(shè)計，為了有效達(dá)到相應(yīng)的效果，都要將這些因素編纂為具有科學(xué)性、綜合性、功能全面、運(yùn)算速度較快的應(yīng)用程度，從而高效、全面地實施整個優(yōu)化設(shè)計方案。
2.4綜合分析結(jié)果
得到相關(guān)計算結(jié)果后，需要分析與比較其必要性，進(jìn)而選出最適合的設(shè)計方案。進(jìn)行分析時，應(yīng)當(dāng)對有關(guān)問題進(jìn)行全面考慮，多角度分析相應(yīng)的問題，確保所選設(shè)計方案的合理性，增強(qiáng)房屋建筑整體的實用性、安全性和美觀性，與此同時還不會導(dǎo)致工程的資金投入增加。優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)要求我們同時兼顧經(jīng)濟(jì)節(jié)約與施工技術(shù)要求，做到全面考慮，科學(xué)配置，實現(xiàn)預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用
3.1房屋建筑的局部性和整體性優(yōu)化
建筑結(jié)構(gòu)通常都具有復(fù)雜性與層次性的特點，在設(shè)計時需要分別考慮建筑的安裝體系。結(jié)構(gòu)相關(guān)體系和整體設(shè)計體系等，其中每一個體系又會延伸出若干個下屬體系，設(shè)計者在設(shè)計房屋時需要優(yōu)化下屬系統(tǒng)，將橫向關(guān)聯(lián)性沖破，達(dá)到疊加工程的效果；在復(fù)雜性方面，涉及到建筑零部件、材料等的選擇，需要從整體著手，實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化的目的。
3.2階段性優(yōu)化、建筑壽命與樁基礎(chǔ)的優(yōu)化
當(dāng)建筑工程未超過使用年限時，房屋設(shè)計者需要根據(jù)不同階段特點，結(jié)合實際情況確定優(yōu)化方式，實施階段性優(yōu)化，延長建筑的整體壽命，在確保建筑質(zhì)量的同時還能增加經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)制樁與灌注樁都屬于建筑樁基礎(chǔ)，在整體施工時，后者的操作技巧復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，耗時較長，所以在滿足沉降標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可與預(yù)制樁施工相結(jié)合，使工序減少。需要注意的是，在樁基逐漸加深會增大土壤對樁基的摩擦力，所以一定要采用長度足夠的預(yù)制樁。
3.3良好協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化
在優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，需要實現(xiàn)建筑整體平面和整體結(jié)構(gòu)緊密配合的效果。打造簡潔的建筑系統(tǒng)，支柱和墻體不可發(fā)生錯位等情況，截面面積和高度要相同。設(shè)計樓體時，由于轉(zhuǎn)角區(qū)域自身受力較多，所以需要將承重材料選為高強(qiáng)建材，起到降低自重的效果。確保建筑整體的質(zhì)心、剛心和重心正確交疊，避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
3.4良好協(xié)調(diào)排水系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化
專門用來管理排水系統(tǒng)的房間中機(jī)械設(shè)備很多，有較大的荷載強(qiáng)度與荷載能力。因此最好在地下室放置這些設(shè)備，確保管道預(yù)留深度，預(yù)留尺寸和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相符合，加固樓板的鉆孔位置。注意避免梁或柱被水平方向的管線貫穿，妥善加固有管道穿過的墻體，協(xié)調(diào)好管道網(wǎng)與結(jié)構(gòu)設(shè)置，避免管道繞梁或繞柱。
3.5良好協(xié)調(diào)電氣優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
在樓板、墻體等地方或金屬管體外部以導(dǎo)線的形式安裝電器管線，會增加預(yù)制結(jié)構(gòu)施工的難度。因此，若想在梁體中穿過管線，需要提前將相應(yīng)的孔洞預(yù)留在梁體上，確保梁體寬度等于有關(guān)墻體的[3]寬度。設(shè)計者需要單獨分析和計算電梯部分的建筑，提高設(shè)計的安全性及合理性，保證施工質(zhì)量。
1 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要性
如今，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建筑土地資源越來越緊缺，因此高層或超高層住房將成為城市住宅的發(fā)展方向，相較于傳統(tǒng)的建筑模式，高層建筑等新型建筑的建設(shè)具有更大的難度，這就要求相關(guān)的施工建設(shè)人員應(yīng)該重視房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，在減少資金投入的同時，進(jìn)行細(xì)致的建筑設(shè)計方案規(guī)劃，運(yùn)用新技術(shù)和新理念，建設(shè)出既安全又經(jīng)濟(jì)的建筑。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出合理的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計可以減少建設(shè)資金投入，與沒有進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化的建筑相比采用優(yōu)化法進(jìn)行優(yōu)化后的建筑能夠節(jié)省10%～20%的建設(shè)費用。不過，在實際的施工建設(shè)過程中，優(yōu)化設(shè)計的實施往往不是一帆風(fēng)順的，可能因為多方面的限制而難以進(jìn)行。首先，很多施工單位都會因為趕工程進(jìn)度，而不顧施工質(zhì)量，對于房屋設(shè)計的缺陷不予及時的優(yōu)化處理，而對最后的建筑質(zhì)量造成影響。其次，還有一些施工建設(shè)人員自身經(jīng)驗不足、專業(yè)素質(zhì)不高，無法進(jìn)行建筑設(shè)計優(yōu)化。最后，還因為一些施工建設(shè)人員和設(shè)計人員只注重建筑的部分建設(shè)，而忽視建筑的整體設(shè)計，不能準(zhǔn)確的制定工程預(yù)案，影響建筑整體的造價。對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化能夠合理的規(guī)劃建筑設(shè)計，減少工程資金投入，房屋結(jié)構(gòu)各個方面整合起來，能夠保證建筑質(zhì)量，為人們提供經(jīng)濟(jì)安全的住房。
2 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
2.1 分階段優(yōu)化與壽命優(yōu)化。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(jìn)行優(yōu)化。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員可在確定優(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(jì)收益能夠有所增加。
2.2 局部優(yōu)化與整體優(yōu)化。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(jìn)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(dá)到真正設(shè)計優(yōu)化的目的。
2.3 優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)。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(jìn)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(jìn)行增加。這樣做，不僅可以有效地對墻肢的數(shù)量進(jìn)行縮減，還可以確保剛度能夠與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，并以此作為前提與基礎(chǔ)，有效地降低混凝土的使用數(shù)量。
3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體措施
3.1 地基是建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。對建筑物的穩(wěn)定性起著決定性的作用。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的地基設(shè)計時，要因地制宜，具體情況具體分析。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)地基的設(shè)計優(yōu)化首先是要選擇合理的優(yōu)化方案，如果是基礎(chǔ)較深，那么就需要對擬建工程施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況進(jìn)行全面仔細(xì)的勘察，然后再綜合其他現(xiàn)場場地的各種因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計。
3.2 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(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。
3.3 建筑底部剪力墻的設(shè)計優(yōu)化。處于房屋建筑底部位置的框架剪力墻因為具有豎直方向抵抗側(cè)力部件的不連續(xù)性，所以就增加了受力出現(xiàn)不平衡狀況的因素。也就因此而增加了對建筑平面的要求。在設(shè)計中，應(yīng)該盡最大可能將承重墻放置于框架梁之上，如果受到具體條件限制而只能放置于次梁時，就必須要將主梁與框架梁的鋼筋配置適度增大，使放置承重墻的樓板厚度增加。
3.4 剪力墻的設(shè)計優(yōu)化。對剪力墻進(jìn)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(jìn)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，對構(gòu)件進(jìn)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?；谝陨系目紤]，進(jìn)行剪力墻的設(shè)計時必須要掌握對稱和分散與均勻的基本理念，以水平位移限度為準(zhǔn)控制剪力墻的數(shù)目。
3.5 房屋建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計優(yōu)化。進(jìn)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(jìn)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。
4 結(jié)語
總而言之，利用對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，可以保證建筑自身的功能，并且對工程資金投入進(jìn)行控制。另外，建筑企業(yè)及開發(fā)商不應(yīng)過于重視結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益，利用縮減建材、降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、削弱技術(shù)性能等方法來追求利益，并且也不可以一味的關(guān)注技術(shù)而忽視經(jīng)濟(jì)效益。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化其最終的目的在于保證建筑的功能、提高建筑的質(zhì)量、提升環(huán)保性能，增加企業(yè)收益。為了完成這一任務(wù)，設(shè)計人員應(yīng)不斷提高自身水平，緊跟時代步伐，勇于開拓創(chuàng)新，為人民的居住及生活提供安全保障。因此，對建筑結(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)用進(jìn)行談?wù)撌侵档孟嚓P(guān)工作人員深入思考的事情。
隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)內(nèi)部之間的競爭越來越激烈。在激烈的市場競爭環(huán)境下，建筑企業(yè)必須要以市場需求為導(dǎo)向，提高房屋建設(shè)的水平。在當(dāng)前的社會環(huán)境下，房屋建設(shè)的水平不僅體現(xiàn)在房屋的質(zhì)量上，同時還包括房屋的舒適性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性等。因此，必須要在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)。本文將從介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的作用入手，介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的方法，分析結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用。
1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的作用
在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)具有一定的作用，主要體現(xiàn)在兩個方面。第一，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以提升建筑的安全性。應(yīng)用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的不足和缺陷，從而提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和安全性。而且，應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以對房屋結(jié)構(gòu)的受力性進(jìn)行更加全面的分析，從而確保房屋使用過程的安全性；第二，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以降低工程的造價。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查顯示，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以將工程的成本降到原來的70%，從而大大節(jié)約了房屋工程建設(shè)的成本。此外，應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)還可以提高原材料的性能，減少材料的浪費，提高房屋建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的方法
無論是在房屋建筑總體結(jié)構(gòu)設(shè)計還是分部結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中都可以采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計等。但在應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的過程中應(yīng)根據(jù)房屋建筑的實際情況而定。下文將具體介紹一下結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的方法。首先，要建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就是指將人們的居住需求以數(shù)學(xué)的方式表達(dá)出來，然后對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行整理和分析，再結(jié)合房屋建筑的實際情況建立數(shù)學(xué)模型，最終求出數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解。因此，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)最為關(guān)鍵的一步就是建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。在建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型時也應(yīng)遵守一定的原則。第一，要合理選擇設(shè)計變量。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中設(shè)計變量的選取是十分重要的，將直接關(guān)系到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。因此，設(shè)計人員必須要重視這項工作。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)變量對整體結(jié)構(gòu)的影響將其分成不同的類別，確定其中的預(yù)定參數(shù)，從而使得整個計算流程變得比較簡單；第二，要確定目標(biāo)函數(shù)。確定目標(biāo)函數(shù)的目的是為了找到最優(yōu)解；第三，要明確約束條件。不同的房屋建筑的具體約束條件是不同的。但總體來說，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用的約束條件主要包括強(qiáng)度、應(yīng)力、尺寸等。設(shè)計人員可以根據(jù)現(xiàn)行的房屋建筑設(shè)計規(guī)范確定約束條件。其次，要確定結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案應(yīng)包括兩方面的內(nèi)容，一是整體結(jié)構(gòu)的布局，二是細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在進(jìn)行房屋整體結(jié)構(gòu)布局的過程中應(yīng)盡量簡單一點。因為，越是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)需要的投入越多。而且，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)需要多次傳力，會影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化涉及到的內(nèi)容比較多，不同的部位對房屋結(jié)構(gòu)的影響也是不同的。但在所有的細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中最為重要的部位是構(gòu)件截面。構(gòu)件截面的選取將影響到房屋結(jié)構(gòu)使用的安全性和其它部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計。例如，豎向構(gòu)件在設(shè)計時應(yīng)選擇合理的軸壓比。如果軸壓比選擇不合理將會影響配筋的使用。又如，在進(jìn)行梁截面設(shè)計時，如果截面設(shè)計的過大則會縮小房屋建筑內(nèi)部的使用空間。如果截面過小則會增加使用的配筋，從而增加房屋工程的總成本。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用
現(xiàn)在，隨著城市居住人口的不斷增多，城市住房壓力越來越大。在這種情況下，房屋建筑主要以高層建筑為主。相比于普通的房屋建筑來說，高層建筑的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)更加符合人們的居住要求。下文將具體介紹一下結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。首先，要優(yōu)化設(shè)計規(guī)范。在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員必須要先了解和房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的規(guī)范，明確其中的條例和規(guī)定。同時，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中還應(yīng)結(jié)合房屋的實際情況將這些規(guī)范應(yīng)用其中，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和規(guī)范性。此外，設(shè)計人員在遵守規(guī)范的同時還應(yīng)結(jié)合房屋建筑的實際情況對規(guī)范進(jìn)行修改，即要將規(guī)范中一些過于寬松的條款舍棄，按照房屋建筑的實際情況而定，從而確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)性。其次，要參與房屋工程前期的規(guī)劃設(shè)計。為了實現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計的目的，設(shè)計人員必須要參與房屋建筑工程前期的規(guī)劃設(shè)計。一方面，是要對房屋建筑工程進(jìn)行全面地了解，掌握一手的數(shù)據(jù)資料。另一方面是要從全局的角度出發(fā)進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性和科學(xué)性，這樣才能為以后的施工提供科學(xué)的指導(dǎo)。如果設(shè)計人員不參與房屋建筑工程前期規(guī)劃設(shè)計，則無法準(zhǔn)確地判斷工程結(jié)構(gòu)的受力情況，同時也無法有效控制設(shè)計的質(zhì)量和成本。這種脫離房屋工程建筑實際的設(shè)計方案不可能是最優(yōu)的設(shè)計方案，即無法充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的作用。最后，要進(jìn)行概念設(shè)計。對于同一個房屋建筑工程來說，在施工條件基本相同的情況下，采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案產(chǎn)生的設(shè)計效果是完全不同的，需要的工程投入也是完全不同的。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中必須要重視細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中還應(yīng)考慮到概念設(shè)計。概念設(shè)計是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點內(nèi)容，在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中如果缺少相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就必須要通過概念設(shè)計的方法來處理細(xì)節(jié)。例如，在進(jìn)行地震設(shè)防烈度設(shè)計時就不能單純依靠量化的方法，而是應(yīng)采用概念設(shè)計的方法，將所有已知的參數(shù)作為參考，對結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行合理地處理，從而確保結(jié)構(gòu)的防震等級符合相關(guān)的要求。
4結(jié)論
總之，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)是十分合理的，未來隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的優(yōu)勢將會愈加凸顯。因此，人們必須要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，將其廣泛應(yīng)用于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性。
參考文獻(xiàn)
一、引言
針對建筑進(jìn)行評價的指標(biāo)比較多，同樣的，針對建筑性能評價的指標(biāo)也多種多樣。一般的來講合格的、高質(zhì)量的建筑，外觀應(yīng)當(dāng)是美觀且大氣，同時整個房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)完整、質(zhì)量上乘，所使用的材料也相當(dāng)考究。針對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量好壞、水平高低進(jìn)行評價，對于整個建筑功能性的發(fā)揮以及整個建筑的后期使用均有著巨大的意義。所以，有必要針對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念進(jìn)行分析，對傳統(tǒng)的設(shè)計理論進(jìn)行優(yōu)化和改良，以現(xiàn)代化的審美標(biāo)準(zhǔn)來提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的水準(zhǔn)，促進(jìn)我國建筑事業(yè)和相關(guān)設(shè)計行業(yè)的不斷發(fā)展。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的基本理論
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，是一項技術(shù)含量很高的專業(yè)性活動。設(shè)計人員在進(jìn)行具體房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)兼顧建筑物的各種性能指標(biāo)，包括使用價值指標(biāo)、美學(xué)價值指標(biāo)等。建筑物的功能價值，指的是建筑物作為人們的日常住所必須具有的遮擋風(fēng)雨、抗溫度變化等基本功能；建筑物的審美價值，指的是建筑物的外形要美觀、結(jié)構(gòu)搭配要協(xié)調(diào)，從而給人以美的享受。設(shè)計者不僅要考慮到房屋的基本性能，還要考慮到房屋的結(jié)構(gòu)搭配以及美學(xué)價值的大小。在這樣的設(shè)計理念指引下，設(shè)計者就要從擬定的多種方案中選擇一種最佳方案，以實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合目標(biāo)。我們可以將這個方案篩選過程用科學(xué)化方式加以表達(dá)，運(yùn)用建筑學(xué)和相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，在許多種設(shè)計方案中，選擇一種與設(shè)計目標(biāo)最相符的、最能體現(xiàn)居住著需要的設(shè)計方案。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，指的是在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，要改革設(shè)計理念，應(yīng)用科學(xué)、先進(jìn)的設(shè)計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達(dá)到最佳效果的設(shè)計方法。建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，要將建筑物的各個部分完美組合在一起，使建筑物發(fā)揮最佳的功能，并不是一件容易的事情。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，具體包括建筑區(qū)中各個部分結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，以及建筑物整體設(shè)計結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在這兩個部分中，建筑區(qū)整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化顯得更為重要，因為整體是各個部分的綜合，在完善房屋高性能方面發(fā)揮著更大的作用。具體來說，建筑物整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化包括房屋頂部設(shè)計的優(yōu)化、房屋設(shè)計的優(yōu)化，以及房屋細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。在這三個大部分中，還可以細(xì)分出型號選擇、布局設(shè)置、受力研究、價格衡量等較小的設(shè)計項目。在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者還要緊密結(jié)合建筑工程的實際情況，努力實現(xiàn)房屋建造的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。
在確保房屋結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的前提下，設(shè)計者要大膽創(chuàng)新，敢于探索新型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計者要平衡房屋使用者和建造者的利益，充分考慮房屋建筑工作者的意見；在滿足建筑物建造者需求的基礎(chǔ)上，尋求新式的房屋結(jié)構(gòu)布局方法。
具體而言，房屋的平面結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)憑證，體現(xiàn)出建筑物的對稱美，并盡量減小平面建造質(zhì)量與房屋剛性結(jié)構(gòu)要求之間的差異，使得房屋在承受較大的水平方向作用力時，不至于發(fā)生結(jié)構(gòu)性的扭曲；在滿足居住著使用要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計者應(yīng)將房屋的承重結(jié)構(gòu)設(shè)計成豎直貫通的形式，以便增強(qiáng)房屋對豎直方向壓力的承受能力；盡量不更換房屋原有的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。因為一旦更換這些結(jié)構(gòu)，就會消耗大量的建筑原料，不符合房屋建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性的要求，還不比較容易造成外來壓力集中于某一個承受點上的現(xiàn)象；豎直方向的剛性程度設(shè)計要遵循漸變規(guī)律，避免剛性結(jié)構(gòu)角度的突然改變。否則，角度突變的部位在受到強(qiáng)烈的水平壓力時，不容易轉(zhuǎn)移壓力，這對于房屋整體抗壓性能的提升是很不利的。
三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法概述
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，造價是極為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，也是整個工程中比例極為重大的問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的選用對于造價控制極為關(guān)鍵，可以產(chǎn)生客觀的經(jīng)濟(jì)效益。為此，建筑設(shè)計部門和有關(guān)工作人員在工作中必須要遵守經(jīng)濟(jì)、適用、合理、科學(xué)的設(shè)計原則，精心設(shè)計，采取科學(xué)的現(xiàn)代化技術(shù)手段制定出能夠滿足建設(shè)設(shè)計、工作要求的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)降低工程造價、取得工程最大經(jīng)濟(jì)效益的目的。
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)分析
在剛從事建筑工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，除了考慮到設(shè)計對象的基本使用功能以及安全可靠性之外，還應(yīng)當(dāng)在工作中考慮到將它作為設(shè)計對象來進(jìn)行分析，使得其盡可能的達(dá)到完美。這就是工程和結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化問題，是一個用科學(xué)的語言來描述的問題。對于利用確定的數(shù)學(xué)方法，在所能的設(shè)計方案的集合中搜索出可以讓人滿足、達(dá)到預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)的方案。
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法從建筑理論上進(jìn)行分析，主要是體現(xiàn)房屋工程分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計兩個不同的方面。其中房屋結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計則是一個涵蓋了房屋系統(tǒng)的設(shè)計、房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、房屋選型設(shè)計、房屋布置、房屋受力分析以及地面工程等多個環(huán)節(jié)的復(fù)雜工作。而局部設(shè)計主要是指對房屋某一部位和分項工程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)的結(jié)果。
2.房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的意義
就一個建筑工程項目而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以達(dá)到降低工程造價、提高工程效率的效果，而且對于實現(xiàn)房屋的美觀性、實用性以及室內(nèi)空間的個性化布置有著重要的意義。在建筑市場上，每一個單位和企業(yè)都希望工程在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益的基礎(chǔ)上，最大限度的減少和降低建筑結(jié)構(gòu)的近期投資，同時保證建筑物的節(jié)后可靠性、科學(xué)性，也只有這樣，才能夠在工作中實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展以及更多的市場經(jīng)濟(jì)效益。
四、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)使用于實踐之中的一個廣泛課題，是建筑工程項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計、抗震設(shè)計等多個部分環(huán)節(jié)組成，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法不改變使用性能的前提降低工程造價，已取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化前注重事項
結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，前提方案時明確設(shè)計方案目標(biāo)的前提，前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段機(jī)構(gòu)設(shè)計并不進(jìn)行參與，設(shè)計者進(jìn)行建筑設(shè)計時大多不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能參與進(jìn)來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計方案，獲得一個良好的開端。
2.直覺優(yōu)化（概念設(shè)計優(yōu)化）技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
直覺設(shè)計用于沒有具體數(shù)量的情況下，由于不確定性和計算難度大等差異，在對于統(tǒng)一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計；確定了結(jié)構(gòu)布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設(shè)計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是唯一的；建筑物細(xì)部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機(jī)無法完全解決的，都需要設(shè)計人員自己作出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計的一半規(guī)律指導(dǎo)下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進(jìn)行，這便是前面所說的概念設(shè)計。因此，概念設(shè)計存在于設(shè)計師對多種備選方案進(jìn)行選擇的過程中。
3.概念設(shè)計處理的實際建筑設(shè)計問題
概念設(shè)計所要處理的問題是不確定的，多種多樣的，例如一些抗震能力。但可以肯定的是希望通過概念設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或是破壞程度降至最低。因此，分析如何應(yīng)付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設(shè)計過程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計算及構(gòu)造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的做法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設(shè)計則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞。
五、結(jié)束語
綜上所述，只有合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，不但可以滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，還能節(jié)約工程成本，因此在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，合理的設(shè)計方案極其重要。但是建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計非常復(fù)雜，且具有很強(qiáng)的綜合性，因此必須深入研究對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法。
參考文獻(xiàn)：
