房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨

2016-12-27黄志行广东城协建筑规划设计院有限公司清远分院

大陆桥视野 2016年12期

关键词：概念设计建筑物结构设计

黄志行 / 广东城协建筑规划设计院有限公司清远分院

房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨

黄志行 / 广东城协建筑规划设计院有限公司清远分院

本文从房屋建筑结构设计中优化技术应用的作用入手，探讨了房屋建筑结构设计中优化技术的应用，最后通过工程案例进一步说明了房屋建筑结构设计中优化技术应用应注意的问题及其应用效果。

房屋建筑；结构设计；优化技术；防震；概念设计

一、房屋建筑结构设计中优化技术应用的作用

（一）房屋建筑结构优化目的

降低工程造价、提高建筑结构的经济性是房屋建筑结构优化的主要目的。通过优化技术的应用，可节约大约达 25%成本，从而深入挖掘建筑资源的利用率，提高建筑企业的经济效益，保证其可持续性发展。传统的建筑结构设计理念已很难满足严峻的市场形势，在房屋结构设计中应用优化方法，能充分挖掘材料性能，提高材料利用率，将安全、功能、经济、美观相统一，从而实现房屋建筑的综合效益。因此，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用是十分必要而现实的。

（二）结构设计优化技术的作用

1、提升建筑的安全性

在房屋建筑结构设计优化过程中，需要确保结构的整体性与安全性，这是最为重要的一项原则。基于此，为了有效提升建筑结构设计质量，必须优化工程原有设计方案，并且还要及时修整、修改方案中存在的缺陷与不足，以有效规避结构受力不合理等问题的发生。

2、减低工程造价

在进行房屋建筑结构设计工作时，不仅需要确保建筑整体质量，还要重视建筑结构施工成本，以实现建筑质量与成本的最优化目标，确保施工企业经济效益。基于我国某些数据可以发现，结构设计优化之后的建筑设计方案能够降低大约 10～30%的成本。此外，对建筑结构进行优化设计之后，不仅能够有效提升其结构的经济性，还可充分发挥建筑原材料性能，降低建筑施工成本。

二、房屋建筑结构设计中优化技术的应用

（一）建筑结构设计优化

1、选择参数变量

在房屋建筑结构设计中，为了确保自身设计思想的科学性，设计人员为通常会大量获取与工程相关的参数，并将其作为变量。例如，常见的建筑工程目标参数包括房屋价格参数、预期出现的损失参数等，在优化设计环节中，设计人员需要充分分析可能出现的参数变化对整个工程的影响，再加上程度的复杂性，影响了正常的工程进度。此情况下，在优化分析环节中，如果设计人员能选择变幅较小的参数或影响因素较少的参数作为设计指标，则建筑结构设计、编程等工作的难度会明显降低，设计人员也能快速找到目标点展开设计。

2、确定函数

在进行房屋建筑结构设计优化工作时，设计人员往往会在诸多相似的函数中获取目标函数，例如在钢结构施工中，设计人员通常会选择事先所设定好的房屋横截面尺寸与钢筋尺寸面积最符合的函数，并在对该组函数的性质进行细致分析的基础上，严格控制钢结构项目的施工成本。

3、条件衡量

通常情况下，在进行房屋建筑结构设计时，为了确保房屋建筑结构的耐久性与稳定性，在设计过程中，通常需要对房屋尺寸、结构刚性、架构稳定性等诸多因素对房屋的影响进行充分的考虑，并且还需要依据诸多设计要求，对施工条件进行准确的衡量，之后还要比较分析施工中的约束性条件与目标，确保设计环节指标能够满足质量控制规范要求，实现优化设计目的。

（二）加强房屋建筑防震安全结构设计

通常情况下，在房屋建筑结构设计过程中，安全是一项最为基础的要求，并且还是衡量建筑物整体质量的重要指标之一。在房屋日常使用过程中，往往会遇到诸多不可抗拒的外力因素，特别是没有规律可循的地震，针对此，在进行房屋建筑结构设计时，需要对其涉及的多方面因素进行充分的考虑，特别是地震荷载作用，要进行重点分析与研究，并且还要采取合理的措施，提升建筑设计或是构造等层面的抗震性能。

当前，我国建筑物结构抗震设计具有一些较为有效的设计方案，例如确保建筑物结构的对称性，此情况下，建筑物荷载承受维持均匀状态，延性较大，结构危险截面相对较少，或者是采用延性建筑房屋结构，又或者是应用多道设防理念，即为通过次要构件对主要构件进行保护，以满足建筑结构抗震性能要求等。

（三）房屋基础地基优化设计

在房屋建筑结构设计过程中，房屋地基具有十分重要的作用，为了确保结构优化设计，首先需要确保房屋建筑地基结构设计的最优规划。近年来，随着建筑行业的迅速发展，房屋地基设计由于建筑成品性能、具体形态间的差异，对地基具体标准要求也存在强弱差异。这就要求在进行房屋建筑基础地基设计时，依据建筑物实际情况，对地基实际勘测计划进行合理的制定。此外，在房屋建筑结构优化设计过程中，还要严格遵循节省工程造价的原则，如果地基设计基础主要为地桩，此时应当依据建筑物实际受力情况，充分的、仔细的考察不同材质的地桩，并通过对比，选用最佳的设计方案。

（四）概念设计优化技术的应用

对于优化技术在房屋建筑结构设计中的应用，应对计算机设计与人工设计进行有效的融合，而不是一味的依赖计算机设计软件，从而充分发挥概念设计优化技术在建筑物中的效果与作用。同时，在进行建筑物各类建材的优化选择时，还应当对各类材料的缺陷与优势进行充分的考虑，并且以人工方式进行选择。在结构设计参数方面，设计人员应当依据项目设计标准进行优化利用，而非一味的依赖计算机分析，这主要是因为计算机虽然能够对各类数据进行相应的计算设计，但却无法依据建筑物实际需求设计出完全满足项目具体要求的结构设计方案，这就要求对计算机进行合理的应用，并且还要将计算机技术与项目实际情况进行合理的、有效的结合。此外，对于由计算机技术设计的建筑物最终设计方案，建筑结构设计人员还需要对其进行仔细的分析与适当的改进，以实现合理运用概念设计优化技术与计算机技术的目的。

三、实际工程案例分析

（一）工程概况

该工程项目为普通的商业楼，地上建筑6层，地下1层，整体结构形式为钢结构框架剪力墙。在建筑项目建设初期阶段，通过综合考虑从施工现场的实际条件与业主要求，决定对整个工程项目进行结构优化设计，并且在优化工程中积极采取计算机技术，以确保各项优化措施的顺利开展。

（二）前期参与

在该项目建设过程中，设计人员在整个工程前期阶段就积极实施了工程优化内容，并且在依据项目具体要求与施工条件的基础上，对整体建筑结构形式进行了科学的选用，最大限度的实现了施工经济化目的。此外，在该项目建设过程中，设计人员重视自身与一线生产人员之间的交流，充分考虑一线人员对建筑结构优化的建议，确保各项结构优化措施能顺利进行落实。

（三）概念分析

通过对该房屋建筑项目结构布局形式进行综合的考虑之后，在进行优化设计工作时，对结构优化设计与内部结构、概念设计进行了有机的结合，也就是在设计环节中，根据建筑既有的内部结构，提出了多种概念，并将其贯穿于整个项目的始终。例如在建筑抗震性能分析中，如果单方面依据数据公式进行计算，则计算结构不一定能够真实反映建筑整体性能，而在概念设计思想的指导下，设计人员会将公式计算结果作为一种概念，然后根据这种概念逐步把握建筑抗震设计细节，从而实现提高建筑设计质量的目的。

（四）效益分析

在该项目结构设计中，通过优化技术的应用，其整体性能得到了有效的改善，且其工程造价比预期降低了 23.9%，由此可以看出，在该项目工程中，优化技术获得了良好的应用效果。