導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

Abstract: with the development of economy, improve the people's living standard, the building structure design of building structure in the design optimization is one of the effective ways of China's construction enterprises to achieve sustainable development. The paper discussed the optimization design of building structure design of building structure.

Keywords: building structure design; structure design; optimization

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概述

由于建筑工程所涉及到的內(nèi)容非常豐富，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化所包含的內(nèi)容頁(yè)比較豐富，從總體上來(lái)看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作包括對(duì)房屋總體結(jié)構(gòu)和分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個(gè)大的內(nèi)容，其中，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建主結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的具體內(nèi)容，第一，房屋基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化內(nèi)容。第二，房屋頂部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。第三，房屋的維護(hù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒適性要求為基礎(chǔ)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)進(jìn)行控制，也就是要對(duì)“房屋的造價(jià)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)”。

之所以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是因?yàn)閮?yōu)化設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有限的空間和資源進(jìn)行充分利用，提高各種設(shè)備和材料的使用效率，盡量使優(yōu)化結(jié)構(gòu)下所建筑的房屋能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、美觀。相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比能夠節(jié)省5%～33%的工程造價(jià)，因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要積極應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，以推動(dòng)建筑工程企業(yè)的常遠(yuǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。

2.常用的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

常用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)有很多種，不同的優(yōu)化技術(shù)產(chǎn)生的實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果也是不同的，而由于各種優(yōu)化技術(shù)都具有自身的特征，對(duì)建筑工程的要求也不同，因此，在與房屋建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合時(shí)就需要對(duì)房屋建筑工程的實(shí)際狀況進(jìn)行分析，而基本優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用分為以下兩種。

2.1概念設(shè)計(jì)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

概念設(shè)計(jì)技術(shù)指的是“設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多種方案進(jìn)行分析并優(yōu)化選擇方案的過(guò)程”。概念設(shè)計(jì)技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)中主要應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)布置、房屋結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)處理、荷載量的確定、參數(shù)選擇等部分的設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員要對(duì)房屋施工方案進(jìn)行綜合分析，從中選擇出最佳的施工方案。

2.2概念設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

概念設(shè)計(jì)在房屋的建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用主要目的在于提高房屋的抗震能力，應(yīng)用在房屋的抗震性設(shè)計(jì)當(dāng)中，如果房屋抗震性能差，在發(fā)生地震時(shí)則會(huì)造成重大的損失，因此，房屋建筑設(shè)計(jì)中的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。然而發(fā)生地震的隨意性是非常大的，不同地區(qū)的地震等級(jí)、破壞能力等都是不同的，這就給房屋建筑設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)提出了更高的要求，相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算難度也非常大。概念設(shè)計(jì)是“綜合考慮決定抗震性能的各種因素和造價(jià)因素，選擇抗震性和經(jīng)濟(jì)性最強(qiáng)的方案。”因此，在房屋建筑設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用能夠大大提高房屋建筑的抗震能力。概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的主要思想是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，其實(shí)這種思想也是多途徑設(shè)防的思想，多途徑設(shè)防思想是指“在發(fā)生大地震時(shí)，先破壞房屋次要的結(jié)構(gòu)，消耗地震能量，盡量保證房屋的主體結(jié)構(gòu)不遭到破壞。”

3.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略是需要從不同的角度和方向來(lái)進(jìn)行的，比如可以從節(jié)能環(huán)保角度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、從信息化自動(dòng)化角度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等等，具體而言房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略大致有以下幾點(diǎn)。

3.1優(yōu)化選擇房屋建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型

不同的形式的房屋建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型是會(huì)產(chǎn)生不同的造價(jià)管理模式的，而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有如下幾種，第一，剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型。該類(lèi)型主要應(yīng)用于高層房屋建筑中，所依托的基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，該種優(yōu)化結(jié)構(gòu)類(lèi)型同“短肢剪力墻”結(jié)構(gòu)類(lèi)型相比就有抗震性能強(qiáng)、鋼筋材料使用數(shù)量較少等特征。第二，框架結(jié)構(gòu)類(lèi)型。這種類(lèi)型主要優(yōu)點(diǎn)在于開(kāi)間大、靈活布局、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，但是該結(jié)構(gòu)類(lèi)型也具有一定的缺點(diǎn)，柱的截面面積比較大，抗震能力相對(duì)較薄弱。第三，“框架—剪力墻”結(jié)構(gòu)類(lèi)型。這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)是對(duì)剪力墻和框架兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合，其能夠綜合以上兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)布置比較合理，實(shí)際應(yīng)用能力也比較強(qiáng)，該結(jié)構(gòu)的最突出特點(diǎn)就是抗側(cè)力能力比較強(qiáng)。

綜上所述的三種房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型，無(wú)論是哪種都會(huì)有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)類(lèi)型選擇過(guò)程中一定要從建筑質(zhì)量和建筑成本兩個(gè)角度出發(fā)優(yōu)化選擇，對(duì)于建筑質(zhì)量一定要符合業(yè)主和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而對(duì)于建筑成本控制來(lái)說(shuō)，要對(duì)房屋建筑工程的投資水平和施工單位的實(shí)際施工能力等進(jìn)行分析和選擇，最好是實(shí)現(xiàn)利益均衡。

3.2積極應(yīng)用信息優(yōu)化技術(shù)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的變量比較多，房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化造成了一定的障礙，因此考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)中存在的各種復(fù)雜因素，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中就應(yīng)該積極應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，比如應(yīng)用一些參數(shù)定義軟件，這樣就能夠有效的減少房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)者的工作量，提高工作質(zhì)量和工作效率。

3.3節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是需要以綠色建筑理念為基礎(chǔ)，并積極應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué)中的方法。首先，優(yōu)化布局和表面形狀。布局就是指建筑的主要朝向，受到我國(guó)氣候條件的影響，為了保證房屋的陽(yáng)光照射量的通風(fēng)良好，房屋的朝向盡量要朝南。表面形狀的優(yōu)化就是要保證所設(shè)計(jì)的房屋建筑外表面積不要接受冷風(fēng)的直接朝向，這樣就能夠減少熱能的消耗，起到節(jié)能效果。其次，維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。維護(hù)結(jié)構(gòu)主要指的就是門(mén)窗和屋頂，對(duì)于門(mén)窗而言，在房屋朝南的方向所設(shè)置的門(mén)窗要盡量要大和多，這樣能夠最大限度吸收陽(yáng)光輻射，朝向北的就要減少門(mén)窗，防止熱量的流失，材料也要選擇保溫效果好的。屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)可以采用架空的方式或者是鋪設(shè)循環(huán)水管，夏天降溫冬天保暖。

4.結(jié)語(yǔ)

從以上的分析中我們看到了房屋建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是需要綜合進(jìn)行的，雖然本文簡(jiǎn)單的提出了三點(diǎn)優(yōu)化策略，但是在實(shí)際應(yīng)用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的優(yōu)化方式也是不同的，還需要設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化設(shè)計(jì)之前對(duì)房屋建筑工程實(shí)際狀況進(jìn)行深入了解。

參考文獻(xiàn)

[1]翁維素.運(yùn)用系統(tǒng)思想，優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約目標(biāo)[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào).2008（03）.

[2]侯貫澤，劉樹(shù)堂，簡(jiǎn)國(guó)威.工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法[J].鋼結(jié)構(gòu).2009（08）.

篇2

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)；新型結(jié)構(gòu)；形式應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)： TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)就是在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合新工藝和設(shè)備的使用，增加新材料的投入，采用新型結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行局部設(shè)計(jì)的改變，使技術(shù)更可行，更加滿(mǎn)足建筑功能要求，同時(shí)節(jié)約材料， 降低造價(jià)。從建筑上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、 屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過(guò)程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則， 結(jié)合具體工程的實(shí)際情況， 圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 不同方案的選擇及不同的建筑材料的選用對(duì)工程整體會(huì)有較大影響， 應(yīng)在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開(kāi)使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。 結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟如下： 一是設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。二、目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿(mǎn)足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、 從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線(xiàn)性的優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)， 常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束條件來(lái)計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell 等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果

（3）推廣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的形成，來(lái)源于大量成熟的、行之有效的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科技成果，是科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的必要途徑。 優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 不僅優(yōu)化了設(shè)計(jì)， 減少設(shè)計(jì)的盲目性，還將大大提高設(shè)計(jì)速度， 有效降低項(xiàng)目的全壽命費(fèi)用。 在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中可以對(duì)一些重要的部位采取設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)限額制度，對(duì)一些設(shè)計(jì)部位使用“宜”或“不宜”等引導(dǎo)性語(yǔ)言提示設(shè)計(jì)人員對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化， 鼓勵(lì)他們?cè)谠O(shè)計(jì)中大膽使用新工藝和新材料。 整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性是新規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)內(nèi)容。新規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)整體性的主要指標(biāo)主要有：周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在結(jié)構(gòu)可靠度、設(shè)計(jì)計(jì)算、配筋構(gòu)造方面均有重大更新和補(bǔ)充，特別是對(duì)抗震及結(jié)構(gòu)的整體性，規(guī)則性作出了更高的要求。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中， 是目前一個(gè)比較廣泛的課題， 利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要把握好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，既要反對(duì)片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約，忽視技術(shù)上的合理要求的做法，又要反對(duì)設(shè)計(jì)保守浪費(fèi)，只重技術(shù)，輕經(jīng)濟(jì)的思想。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中，要注意下面的幾個(gè)問(wèn)題。

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段分為三個(gè)：結(jié)構(gòu)方案階段、結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵， 結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，客觀、真實(shí)的理解結(jié)構(gòu)的工作性能，并能夠有意識(shí)的處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，靈活地運(yùn)用它們。因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資， 而現(xiàn)在存在的普遍問(wèn)題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與， 建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)就能參與進(jìn)來(lái)，那么我們就能針對(duì)不同的建筑類(lèi)別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開(kāi)端。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)考慮采用新型結(jié)構(gòu)體系

建筑工業(yè)化是我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展方向。 建筑工業(yè)化是在建筑標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上采用先進(jìn)、 適用的技術(shù)、 工藝和裝備，發(fā)展施工專(zhuān)業(yè)化， 提高機(jī)械化水平， 減少繁重、復(fù)雜的手工勞動(dòng)作業(yè)。在目前建筑工業(yè)化的大背景下，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化首先應(yīng)從設(shè)計(jì)開(kāi)始，從結(jié)構(gòu)入手，建立新型結(jié)構(gòu)體系，包括鋼結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系，復(fù)合木結(jié)構(gòu)建筑等。多層建筑應(yīng)由傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)向預(yù)制框架結(jié)構(gòu)發(fā)展，高層及小高層建筑應(yīng)由框架向剪力墻或鋼結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。要使大部分建筑構(gòu)件實(shí)行工廠化作業(yè)，減少施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

（3）概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒(méi)有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因?yàn)樗牟淮_定性， 計(jì)算式難免與現(xiàn)實(shí)有較大的差異， 在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就要采用概念設(shè)計(jì)的方法， 把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。 設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法， 達(dá)到最佳的效果。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I 級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿(mǎn)足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，滿(mǎn)足基本的規(guī)范要求即可，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

（4）下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案， 如果為樁基礎(chǔ)， 那么要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件選擇樁基類(lèi)型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視地質(zhì)勘察報(bào)告的交底工作，選擇合理的基礎(chǔ)型式，選擇經(jīng)濟(jì)適用的方案能大大降低造價(jià)。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提高材料利用率

對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)發(fā)展中國(guó)家， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的即是花最少的錢(qián)做最好的建筑。 從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度， 結(jié)構(gòu)性能最好的方案不一定材料利用率最高， 這就要求設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)材料的充分利用，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)使用各種新型建筑材料，如預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)等。其中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是將混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的一種新型結(jié)構(gòu)， 它將兩種材料有機(jī)地結(jié)合，可借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性，借助鋼管對(duì)核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)， 從而具有更高的抗壓強(qiáng)度和抗變形能力。 它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)意義上的受壓破壞特征由脆性變?yōu)檠有裕?對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的延性設(shè)計(jì)意義巨大， 也使超高層建筑底層柱的軸壓比限制問(wèn)題迎刃而解。 鋼管混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相比， 在自重相近和承載力相同條件下，可節(jié)約鋼材近 50%，并節(jié)約大量的焊接工作量。與普通混凝土相比，在保持鋼材用量相近和承載力相同條件下，構(gòu)件截面面積可減少約 50%，材料用量和構(gòu)件自重相應(yīng)減少約 50%。實(shí)踐證明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，使用這些新工藝設(shè)備可大大提高材料利用率，降低工程造價(jià)。

（2）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會(huì)增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線(xiàn)會(huì)加長(zhǎng)；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利于抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會(huì)減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長(zhǎng)也就會(huì)不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長(zhǎng)系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比， 采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法可以使建筑工程造價(jià)降低 6%-34%.優(yōu)化方法的技術(shù)性實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)。賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工五種效果，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿(mǎn)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(shí)際意義上的“經(jīng)濟(jì)適用”房。

參考文獻(xiàn)

[1]談建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué)，2009（4） 。

[2]張紅友。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少建筑投資成本[J]. 陜西建筑，2008（11） 。

[3]馬臣杰，張良平，范重。優(yōu)化技術(shù)在深圳京基金融中心中的應(yīng)用[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2009（4） 。

篇3

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)；房屋設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

Abstract: This article mainly start from the building structure design optimization technique of practical value and application, combined with the design of building structures in the cost aspect of economic factors, mainly on the structural design optimization technology in building structure design discusses the application.

Key words: Structure design；Optimization technique；The housing design

在房屋建造過(guò)程中，建筑結(jié)構(gòu)的成本造價(jià)是一項(xiàng)較大的花費(fèi)，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)能夠很好的解決成本造價(jià)方面的壓力，因此，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員應(yīng)該充分考慮房屋建造過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性、合理性、適用性，從而在滿(mǎn)足相關(guān)建造要求的前提下，較好的降低工程的總體造價(jià)。

一、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和應(yīng)用

1、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值

在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做的就是要滿(mǎn)足房屋結(jié)構(gòu)效益的長(zhǎng)遠(yuǎn)化，在這個(gè)基礎(chǔ)上，盡量使房屋在投資商降低，結(jié)構(gòu)上科學(xué)合理。與傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念相比，現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)建造中的應(yīng)用，能夠有效的降低工程成本，大約可以維持在10%――35%之間。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)⒔ú牡睦寐屎托阅馨l(fā)揮到最大值，使房屋內(nèi)部的各個(gè)空間之間形成協(xié)調(diào)的整體，并符合我國(guó)相關(guān)的安全質(zhì)量規(guī)定。此外，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用還能夠?qū)Ψ课莸淖畛踉O(shè)計(jì)提供幫助，因此，優(yōu)化技術(shù)對(duì)房屋整體設(shè)計(jì)的安全、合理、舒適起著重要的作用。

2、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方案和理論的應(yīng)用

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和理論在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，即房屋總體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和房屋各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)優(yōu)化。在這其中，房屋各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)優(yōu)化包括很多方面，如：相關(guān)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)、相關(guān)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)、房屋護(hù)圍結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋屋頂方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化等，對(duì)于這些方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化還包含很多更加細(xì)化的設(shè)計(jì)，如布置、選型、造價(jià)、受力等方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化。相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該在滿(mǎn)足房屋建造的相關(guān)規(guī)定前提下，而后充分考慮造價(jià)方面的因素進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

二、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性分析

1、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占地方面的經(jīng)濟(jì)性

在當(dāng)前，房屋的建造形式主要以高層和超高層為主，而房屋建造的總面積是由隔層面積之和而得，所以說(shuō)，房屋的建造層數(shù)越多，相應(yīng)的總的建筑面積就會(huì)越多，由此房屋的單位建筑面積需要占用的土地面積越小。與此同時(shí)，隨著建筑層數(shù)的不斷增加，房屋高度也會(huì)隨之不斷增加，而房屋與房屋之間的間距也會(huì)隨之增加，由此可見(jiàn)，在房屋建造時(shí)，占地面積與房屋高度并不是按照一定比例進(jìn)行增加的。

2、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在造價(jià)方面的經(jīng)濟(jì)性

在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及所使用的建材的不同可能使整個(gè)工程的造價(jià)產(chǎn)生巨大的變化，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有必要對(duì)各種方面如基礎(chǔ)選擇什么養(yǎng)的類(lèi)型、房屋高度以及層數(shù)的選擇、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)性的考慮。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)顯示，采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案能夠使整個(gè)工程的造價(jià)下降10%左右，甚至有的可以達(dá)到20%。房屋結(jié)構(gòu)大多是由基礎(chǔ)、柱、梁、樓板等組成，而這些部分所需的成本造價(jià)也存在很大的差異，因此，在實(shí)際工程施工過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況有針對(duì)性的進(jìn)行選擇。

3、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性

對(duì)于高層住宅而言，其層數(shù)直接與成本造價(jià)產(chǎn)生聯(lián)系，隨著層數(shù)的不斷增加，建筑中，墻體面積、柱體面積等都會(huì)隨之增加，建筑的整體自重、基礎(chǔ)的承載能力、各種管線(xiàn)的長(zhǎng)度同樣也會(huì)增加。因此設(shè)計(jì)一個(gè)合適的層數(shù)，不僅可以使得建筑材料大大節(jié)約，而且有利于抗震性能的提升，同時(shí)，一個(gè)合適的建筑物高度還能夠使得相鄰建筑物之間的距離縮短，節(jié)約建筑用地。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)思想展示的關(guān)鍵因素，作為設(shè)計(jì)人員，最重要的事情就是在一個(gè)特定的空間內(nèi)，利用整體的概念來(lái)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)方案的確定，將建筑中，構(gòu)件和結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行處理，要想將概念設(shè)計(jì)較好的完成，設(shè)計(jì)人員必須建立在豐富的建筑經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，隨著經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng)，設(shè)計(jì)作品也會(huì)變得越來(lái)越新穎、完美。在相同的設(shè)計(jì)方案中，建筑中的結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)也存在很多種變化，即使是內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的建筑，它的各種分析方法也存在許多的不同，比如說(shuō)設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載等等參數(shù)的取值也不盡相同。而上述這些問(wèn)題，并不能通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，需要相關(guān)工作人員自己對(duì)其進(jìn)行判斷和處理。這些判斷和處理都需要在遵循一般規(guī)律的前提下，根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)，得到最終的結(jié)果，這一過(guò)程也就是前面所說(shuō)的概念設(shè)計(jì)。

2、概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題

勘察設(shè)計(jì)是工程的靈魂，質(zhì)量的龍頭。只有具備優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，才能創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的工程。一個(gè)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師會(huì)在每一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的開(kāi)始，即在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)理論，在腦海中進(jìn)行一個(gè)“優(yōu)化”過(guò)程，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法，可以迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，同時(shí)幫助建筑師開(kāi)拓或?qū)崿F(xiàn)建筑物業(yè)所想要的空間形式及其使用、構(gòu)造與形象功能，并以此為目標(biāo)，與建筑師一起確定建筑的總體結(jié)構(gòu)體系，并能明確總體結(jié)構(gòu)體系分體結(jié)構(gòu)體系的最優(yōu)受力方案所得方案往往概念清晰、定性正確，避免了后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的煩瑣運(yùn)算，具有較好的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時(shí)，這也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心和靈魂，它統(tǒng)領(lǐng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，貫穿著設(shè)計(jì)工程師的知識(shí)水平和設(shè)計(jì)水平。運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)從整體上把握結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，這樣才能對(duì)計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的判斷、合理的采用，保證了工程師在設(shè)計(jì)中的主導(dǎo)地位。

總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在當(dāng)今房屋建筑工程中是一項(xiàng)責(zé)任繁重的項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)的水平直接影響著建筑物的經(jīng)濟(jì)性、適用性和安全性。建筑結(jié)構(gòu)成本在整個(gè)工程項(xiàng)目中占有很大比例，優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以確保房屋的居住使用安全性，而且能夠減少建設(shè)成本，進(jìn)而獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

1、隋國(guó)龍，優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(3)

篇4

關(guān)鍵詞: 毛石砌筑擋煤墻;扶壁柱;半地下式結(jié)構(gòu)

Circular coal field structure design optimization

ZhuFeng

(Jiangsu Electric Power Design Institute, Nanjing 211100)

Abstract:According to a power plant coal circle quantity of coal storage requirements and venues, and puts forward the limited scope of underground type freestone half gravity type block masonry wall structure scheme, optimize coal block the stress characteristics of coal wall, in order to reduce BiZhu retaining wall and coal quantity, and help with reinforced concrete block coal wall structure scheme that compare technical economy, some useful conclusions, reference for other similar projects.

1 概述

某電廠擴(kuò)建2×1000 MW發(fā)電機(jī)組，在原有煤場(chǎng)東側(cè)，根據(jù)貯煤量要求需新建1座圓形煤場(chǎng)，直徑為Φ120m，擋煤側(cè)墻高度約8m，最高堆煤高度約28m。根據(jù)電廠前期勘測(cè)資料，地下水穩(wěn)定水位埋深一般為2.00～3.50m。上部地基土以粘性土為主，層③、④粘土具有低壓縮性、較高承載力的特性，是良好的天然地基持力層。

目前國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的圓形封閉煤場(chǎng)結(jié)構(gòu)均由帶扶壁柱的鋼筋混凝土擋煤墻和大跨度螺栓球節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)架屋面組成. 對(duì)已建工程的整體造價(jià)進(jìn)行分析可知120m直徑封閉煤場(chǎng)在采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備后土建費(fèi)用約占總造價(jià)的60%以上, 因此土建費(fèi)用對(duì)整體造價(jià)起控制作用和決定作用。而在土建費(fèi)用中，基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)扶壁柱擋煤墻造價(jià)占總造價(jià)的70 %左右,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和屋面系統(tǒng)的造價(jià)所占的比例約為30 %,因此如何有效的降低擋煤墻及基礎(chǔ)的造價(jià),將直接影響到圓形煤場(chǎng)整體造價(jià)。

2 圓形煤場(chǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力特性分析

帶扶壁柱的擋煤墻，平面布置如圖1 所示。扶壁柱、擋煤墻的受荷主要來(lái)源于煤場(chǎng)內(nèi)堆煤的水平側(cè)壓力、上部空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自重和水平推力。擋煤墻扶壁柱一般按間距10°沿圓周均勻分布，扶壁柱為懸臂結(jié)構(gòu)，它的受力類(lèi)似于擋土墻,計(jì)算時(shí)將網(wǎng)架屋面的支座反力作用在扶壁柱頂,并計(jì)算煤堆的水平推力及其不利組合,按照組合內(nèi)力確定截面尺寸和配筋. 目前工程常用的擋煤墻均為鋼筋混凝土擋煤墻，其沿高度方向的兩邊簡(jiǎn)支在扶壁柱上,底邊簡(jiǎn)支在環(huán)形基礎(chǔ)上,頂邊處于自由狀態(tài), 可按照三邊簡(jiǎn)支一邊自由的板承受三角形荷載作用來(lái)計(jì)算內(nèi)力。

3 圓形煤場(chǎng)優(yōu)化分析及經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，可采用兩種方式降低土建工程造價(jià)。一是采用半地下式結(jié)構(gòu),即不改變封閉煤場(chǎng)直徑,通過(guò)調(diào)整擋煤墻基礎(chǔ)埋深后采用部分地下結(jié)構(gòu),利用地下結(jié)構(gòu)外側(cè)的土壓力平衡部分煤壓力,以達(dá)到減少擋煤墻結(jié)構(gòu)總的側(cè)壓力、從而降低工程造價(jià)的目的.二是將鋼筋混凝土擋煤墻改為毛石砌筑擋煤墻。降低材料造價(jià)以達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。

3.1 調(diào)整基礎(chǔ)埋深

對(duì)于全地上式擋煤墻,可根據(jù)環(huán)形基礎(chǔ)承臺(tái)的體積,并考慮基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)適當(dāng)放坡來(lái)計(jì)算該方案的開(kāi)挖土石方量,由于地下水位較低,此方案不需考慮施工階段的降水措施及費(fèi)用.對(duì)于半地下式擋煤墻,如果煤場(chǎng)場(chǎng)地較深，除考慮基礎(chǔ)體積和開(kāi)挖工作面所需土石方量，煤場(chǎng)混凝土底板外,還應(yīng)考慮施工過(guò)程中應(yīng)采取降、排水措施及其費(fèi)用。

半地下式結(jié)構(gòu)與全地上結(jié)構(gòu)相比,合理利用了擋煤墻外側(cè)土體的壓力來(lái)抵抗水平煤壓力,整個(gè)煤場(chǎng)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)費(fèi)用可以大幅度降低;但是當(dāng)需要考慮地下水位影響時(shí),增設(shè)煤場(chǎng)混凝土底板之后,半地下式結(jié)構(gòu)與全地上結(jié)構(gòu)相比,工程總造價(jià)不但沒(méi)有降低,反而有所增加,主要原因是,由于地下水位較高,增加地下室結(jié)構(gòu)之后,在滿(mǎn)足地下室防水、抗浮穩(wěn)定性要求的前提下,煤場(chǎng)底板所需的混凝土量很大,而這部分混凝土僅僅是用來(lái)抵抗地下水對(duì)地下室的浮力,因而經(jīng)濟(jì)性不佳;隨著地下室埋深的增加,整個(gè)煤場(chǎng)范圍內(nèi)的土方量增加較快,對(duì)施工期間的基坑支護(hù)和基坑降水也很不利,導(dǎo)致土方的綜合單價(jià)提高、基坑降水費(fèi)用增加,是工程總造價(jià)增加不可忽視的因素。

不考慮地下水的影響和工藝布置允許時(shí),適當(dāng)降低基礎(chǔ)埋深的條件下,可以達(dá)到降低工程造價(jià)的目的,具有一定的經(jīng)濟(jì)性。因此，根據(jù)該電廠地質(zhì)條件,可將煤場(chǎng)地坪降為-1.000。由于水位較高，調(diào)整后經(jīng)濟(jì)效果并不明顯，但是對(duì)于西北方等底水位地區(qū)，采用此方法可以大幅降低工程造價(jià)。

3.2 調(diào)整擋煤墻材料

建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中要求重力式擋墻高度應(yīng)小于6m，而04J008擋土墻（重力式、衡重式、懸臂式）圖集中對(duì)也對(duì)擋墻高度有限制，其中仰斜式、折背式重力式擋土墻要求高度在2～10米，直立式、俯斜式重力式擋土墻要求高度在2～8米。由于本工程擋煤墻高度不是很高的特點(diǎn)，堆煤側(cè)高度僅8米，通過(guò)降低煤場(chǎng)地坪后，實(shí)際內(nèi)外高差僅6米，滿(mǎn)足重力式擋土墻構(gòu)造設(shè)計(jì)要求。根據(jù)前面的受力分析計(jì)算(過(guò)程略),兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表

根據(jù)對(duì)比可以明顯看出，采用毛石砌筑擋煤墻方案可以比鋼筋混凝土擋煤墻方案省大約300萬(wàn)左右。主要原因?yàn)椋阂弧⑵鋼趺簤Σ牧显靸r(jià)便宜；二、毛石擋煤內(nèi)側(cè)不需貼保溫內(nèi)襯；三、扶壁柱及基礎(chǔ)計(jì)算僅考慮球殼網(wǎng)架傳來(lái)的上部荷載及扶壁柱寬度的煤場(chǎng)堆煤荷載，因此扶壁柱及其基礎(chǔ)材料用量較鋼筋混凝土擋煤墻方案少。同時(shí)采用毛石砌筑擋煤墻方案，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，有能夠就地取材的優(yōu)勢(shì)，對(duì)后續(xù)的維修也極為便利。

4 結(jié)論

因本工廠廠址位于長(zhǎng)江下游地區(qū)，水位較高，降低基礎(chǔ)埋深對(duì)工程造價(jià)的影響不大。由于重力式擋土墻對(duì)高度有一定的限制，在使用中有一定的局限。但是通過(guò)對(duì)煤場(chǎng)地坪適當(dāng)優(yōu)化降低了內(nèi)外堆煤高差，滿(mǎn)足了毛石砌筑擋煤墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，降低了圓形煤場(chǎng)的造價(jià)。對(duì)于其它工程中采用毛石砌筑已不合理的圓形煤場(chǎng)，可經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較選擇采用混凝土重式擋墻，在強(qiáng)度不夠的地方配置鋼筋，進(jìn)一步提高擋土墻的高度。目前此工程尚在設(shè)計(jì)中，對(duì)后續(xù)相似工程有一定的借鑒參考作用。

參考文獻(xiàn):

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[2] 建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)[M] . 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1998.

篇5

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，采用合理的建筑結(jié)構(gòu)方案，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的實(shí)際使用價(jià)值，而且還能夠很好地實(shí)現(xiàn)建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。通俗的講，好的結(jié)構(gòu)方案不僅可以在最大程度上為建設(shè)單位減少資本投入，帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以科學(xué)有效地保護(hù)建筑施工場(chǎng)地的生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)建筑經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的模式。因此，合理地使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)能夠更好地實(shí)現(xiàn)建筑的綜合效益。建設(shè)單位從事建筑開(kāi)發(fā)的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、減少建筑材料使用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)建筑的高質(zhì)量和長(zhǎng)期使用【1】。建筑只有在保證良好質(zhì)量和長(zhǎng)期使用的前提下才能夠?qū)崿F(xiàn)建筑美觀、耐用、新穎等特點(diǎn)，從而滿(mǎn)足不同人群的需要。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案相比，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可以有效地降低建筑結(jié)構(gòu)成本投入。其采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施可以科學(xué)地實(shí)現(xiàn)建筑施工過(guò)程中各種資源的合理配置，以及各項(xiàng)建筑材料的充分利用，并且更好地協(xié)調(diào)建筑空間布局，使得建筑空間布局能夠有效的結(jié)合，共同發(fā)揮其使用功能。因此，合理的利用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在確保建筑安全性能的前提下能夠充分的體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新性。此外，這種技術(shù)還能夠幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員選擇最為合理的設(shè)計(jì)方式。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的理論體現(xiàn)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們不僅需要考慮其安全性、可靠性以及基本功能的健全性，還需要考慮建筑本身的美感與藝術(shù)感，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相應(yīng)體現(xiàn)。從理論上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)優(yōu)化方式進(jìn)行分析，我們可知，建筑結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)優(yōu)化方式在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化和建筑結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)化上。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化，我們不僅應(yīng)盡量減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心的相關(guān)性差異，而且還應(yīng)保持建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性和規(guī)則性，但是這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)要求。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)化，在滿(mǎn)足建筑本身功能的前提下，豎直方向應(yīng)盡量讓同一方向的豎向承重構(gòu)件達(dá)到上下相通，而且為了減小在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的難度，宜盡量避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的使用。在豎直方向的設(shè)計(jì)還應(yīng)充分考慮剛度的相關(guān)要求，剛度的變化應(yīng)保持均勻性而不是突變性，否則一旦出現(xiàn)剛度的突變會(huì)嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)在抵抗水平方向上的荷載作用性能。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法

1、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以分為以下幾個(gè)階段:

1.1 對(duì)變量的選擇。一般情況下，建筑師決定的最終建筑設(shè)計(jì)方案起到重要的作用，這些重要的建筑數(shù)值均可以作為變量供建筑設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇。例如:工程參數(shù)的參考，包括對(duì)房屋價(jià)格的參考、對(duì)于其損失的參考等等。設(shè)計(jì)人員若能夠?qū)⒆兓容^小或考慮因素較少的參數(shù)作為設(shè)計(jì)的參考，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和編程難度將會(huì)大大降低，設(shè)計(jì)人員也能夠更快的找到最符合設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)【2】。

1.2 對(duì)函數(shù)的確定。設(shè)計(jì)人員要選擇出最符合配筋率和房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的一組函數(shù)，進(jìn)而在最大程度上降低建設(shè)成本。

1.3 對(duì)施工條件的衡量。想要進(jìn)一步確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要從房屋的受力限度、變形限度、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的限度、房屋的結(jié)構(gòu)體系等方面考慮。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該結(jié)合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實(shí)際設(shè)計(jì)中存在的約束性條件，并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，以保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。

2、科學(xué)設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)方案及應(yīng)用程序

首先，依據(jù)可靠度而開(kāi)始進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化通常都具有很多約束條件，有時(shí)會(huì)遇到非線(xiàn)性的相關(guān)優(yōu)化問(wèn)題。所以在相應(yīng)的計(jì)算中，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，將有約束的優(yōu)化轉(zhuǎn)化成無(wú)約束的優(yōu)化，而相關(guān)的計(jì)算、方式有拉式乘子法、powell 法等。其次，依據(jù)可靠度而開(kāi)始進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化基本模型，以及在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用的相應(yīng)的計(jì)算方式，為了可以更好地實(shí)現(xiàn)其效果，能夠?qū)⑦@些編纂成一個(gè)運(yùn)算速度較快而且功能全面的綜合性、科學(xué)性的應(yīng)用程序。這樣能使整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)更加全面地、有效率地進(jìn)行實(shí)施。

3、對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)論進(jìn)行分析

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行了各種計(jì)算之后，要對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的分析，并且找出各個(gè)設(shè)計(jì)方案中不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，并且結(jié)合總體的設(shè)計(jì)情況和進(jìn)展選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)論分析的時(shí)候，要注意不要遺漏一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。房屋的建設(shè)與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)耗時(shí)長(zhǎng)、成本高的項(xiàng)目，它不僅涉及到建設(shè)單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設(shè)計(jì)人員在把握細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，要注意從宏觀上把握住當(dāng)事人的利益，這樣才能夠有效的節(jié)約建設(shè)成本，進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員不僅要避免追求片面的利益，還應(yīng)該避免為了追求設(shè)計(jì)創(chuàng)新而忽略了建筑實(shí)際情況。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

1、對(duì)建筑主體上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行的科學(xué)性?xún)?yōu)化

房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的模型并進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。整個(gè)過(guò)程第一步就是先合理地設(shè)置剪力墻，保證剪力墻整體的布置是均勻的，這樣使樓層平面剛度的中心點(diǎn)重合于樓層平面質(zhì)量的重心，從而減少地震作用及風(fēng)荷載等對(duì)其的破壞性。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果條件允許，應(yīng)盡可能地對(duì)剪力墻進(jìn)行大開(kāi)間的布置，加長(zhǎng)剪力墻的墻肢長(zhǎng)度，這樣既能減少墻肢的數(shù)量，還能在符合規(guī)范的條件下減少混凝土的使用量。另外，剪力墻內(nèi)的暗柱一般都設(shè)置了鋼筋，如果采用較大的剪力墻就可以減少相對(duì)的鋼筋使用數(shù)量，從而相應(yīng)減少的材料成本。然而如果建筑的本身不具有相應(yīng)的條件，而且對(duì)于抗震抗壓的要求較高，就不得開(kāi)間過(guò)大的剪力墻。

2、房屋建筑的整體性與局部性?xún)?yōu)化

建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)具備相應(yīng)的層次性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。從層次性角度來(lái)講，建筑體系包含著建筑整體設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)相關(guān)體系及安裝體系等，每一個(gè)單獨(dú)的體系又包含了眾多的下屬體系。在對(duì)房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要對(duì)每一個(gè)下屬系統(tǒng)地進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，沖破關(guān)聯(lián)的橫向性，實(shí)現(xiàn)疊加型工程;對(duì)于復(fù)雜性角度來(lái)講，主要包含選取建筑的材料、選取建筑的零部件等。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)要從整體入手，才能真正實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑優(yōu)化保持協(xié)調(diào)

對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要保證結(jié)構(gòu)的整體性，又要與建筑平面功能緊密配合，這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑本身的功能與結(jié)構(gòu)相應(yīng)合理性的效果。對(duì)于建筑系統(tǒng)來(lái)講要保證平面簡(jiǎn)潔，墻體與立柱不能有錯(cuò)位的現(xiàn)象，高度與截面的面積相通。在樓體設(shè)計(jì)時(shí)，自身受力較多的轉(zhuǎn)角區(qū)域，要選擇高強(qiáng)建材做為承重的材料，從而更好地降低自重。對(duì)于結(jié)構(gòu)整體來(lái)講要保證重心、剛心、質(zhì)心三者正確交疊，防止扭轉(zhuǎn)的狀況出現(xiàn)。

4、直覺(jué)優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

即使對(duì)于同一個(gè)建筑方案，結(jié)構(gòu)布置方面也可能存在諸多的差異。建筑結(jié)構(gòu)的布置如已經(jīng)確定，即使荷載情況是完全相同，也可以將差異化的分析方法給應(yīng)用進(jìn)來(lái)。在分析過(guò)程中，也可以采取差異化的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料和荷載的取值，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理，更是存在著諸多的差異?，F(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算大多都是靠計(jì)算機(jī)來(lái)完成的，但很多問(wèn)題都是計(jì)算機(jī)無(wú)法完全解決的，那么就需要靠設(shè)計(jì)人員進(jìn)行科學(xué)的判斷。在判斷的過(guò)程中，需要嚴(yán)格依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，總結(jié)過(guò)去的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這也就是我們所說(shuō)的概念設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)師在選擇多種備選方案的過(guò)程中，就需要應(yīng)用到概念設(shè)計(jì)。

5、建筑壽命優(yōu)化與階段性?xún)?yōu)化。

在建筑的使用年限內(nèi)，需對(duì)建筑每一階段進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者要考察各個(gè)階段的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化方式的確定，從而對(duì)工程的整體壽命進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化。這樣，既保證了建筑產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于整個(gè)建筑工程的質(zhì)量與美觀都有著重要的促進(jìn)作用，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，在很大程度上促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，因此，有必要不斷加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王也. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中華民居(下

旬刊),2013,03:81-82.

[2]鄭智,樂(lè)肖軍. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011,04:98.

篇6

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

人們對(duì)于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開(kāi)發(fā)商不斷尋求新的手段滿(mǎn)足顧客需求，而降低工程造價(jià)就成為開(kāi)發(fā)商追求的直接目標(biāo)，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、實(shí)用性和適用性的良好目標(biāo)。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿(mǎn)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(shí)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(jì)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(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。

1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟如下：一是設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。二、目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿(mǎn)足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線(xiàn)性的優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束條件來(lái)計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中，要注意下面的幾個(gè)問(wèn)題。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問(wèn)題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)就能參與進(jìn)來(lái)，那么我們就能針對(duì)不同的建筑類(lèi)別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開(kāi)端。

2.2 概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒(méi)有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因?yàn)樗牟淮_定性，計(jì)算式難免與現(xiàn)實(shí)有較大的差異，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就要采用概念設(shè)計(jì)的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。

與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿(mǎn)足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，滿(mǎn)足基本的規(guī)范要求即可，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

2.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件選擇樁基類(lèi)型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低總造價(jià)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會(huì)加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個(gè)屋蓋，并不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增加而有所改變，它的成本下降會(huì)比較明顯。對(duì)于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會(huì)增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)有所降低，但是卻沒(méi)有屋蓋的效果那樣明顯。

3.2 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會(huì)增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線(xiàn)會(huì)加長(zhǎng)；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會(huì)減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長(zhǎng)也就會(huì)不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長(zhǎng)系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。

與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法可以使建筑工程造價(jià)降低6%-34%。優(yōu)化方法的技術(shù)性實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，不僅可以實(shí)現(xiàn)建筑美觀、實(shí)用，而且在造價(jià)方面也有較大的節(jié)省，達(dá)到了建筑工程設(shè)計(jì)對(duì)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工的一般要求。通過(guò)使用優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，達(dá)到這5個(gè)方面的最佳結(jié)合，符合現(xiàn)今建筑商對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的效益的需求，也符合市場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]談建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué)，2009(4).

篇7

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù);民用房屋結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);應(yīng)用

Abstract: Structural design optimization technology mainly refers to the design department and design personnel in the construction industry to follow the "economic, reasonable, application of" principle, the use of advanced technology of modern, new technology optimization design of structure and process. This paper is based on the analysis of the technology of structural design optimization, explains its application in the design of civil building structures, to provide some feasible ideas for future building structure optimization settings.

Key words: structural design optimization; civil building structure design; application;

中圖分類(lèi)號(hào)： TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1、前言

近年來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)不斷發(fā)展，取得了一些可喜的成果。但是仍然出現(xiàn)資源浪費(fèi)嚴(yán)重、造價(jià)成本過(guò)高的現(xiàn)象。這為建筑企業(yè)的未來(lái)發(fā)展帶來(lái)了隱患。其中建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)在建筑項(xiàng)目整體造價(jià)上占有很大比例。如何優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)是擺在設(shè)計(jì)人員面前的一道難題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的產(chǎn)生正好解決了當(dāng)前的問(wèn)題。其設(shè)計(jì)原則是：經(jīng)濟(jì)、合理、適用，這樣大大降低了建筑工程的造價(jià)成本，也為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用和意義

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)主要應(yīng)用于兩方面：房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及房屋工程結(jié)構(gòu)的總體優(yōu)化設(shè)計(jì)。房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)由四部分組成：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案、屋蓋系統(tǒng)方案。其中針對(duì)以上四部分還具體分為布置、造價(jià)分析、選型、受力分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，結(jié)合具體的工程情況，圍繞“經(jīng)濟(jì)、合理、適用”的原則以及經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

近年來(lái)，中國(guó)在不斷倡導(dǎo)構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的和諧社會(huì)，建筑業(yè)也不例外，更是將經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的和諧作為重中之重。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化正好體現(xiàn)了這種思想，注重將長(zhǎng)遠(yuǎn)利益與眼前利益結(jié)合起來(lái)，發(fā)展可持續(xù)性的新型建筑結(jié)構(gòu)。其較傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，降低了5%—30%的工程造價(jià)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)主張全面合理的利用設(shè)備材料的性能，完善并協(xié)調(diào)建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，保證建筑的安全性和效用性，達(dá)到“經(jīng)濟(jì)、合理、適用”的目的。

3、在民用房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所應(yīng)注意的問(wèn)題

民用房屋的主要受眾群體為廣大的老百姓。其對(duì)住房的要求，更注重經(jīng)濟(jì)、適用、美觀、合理、性?xún)r(jià)比高等因素。所以在對(duì)民用房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，更應(yīng)該考慮其自身的獨(dú)特的要求。

①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程造價(jià)

民用建筑樓層的層數(shù)與建筑面積造價(jià)有直接聯(lián)系。但是對(duì)于房屋工程分部結(jié)構(gòu)的聯(lián)系不大，例如，由于樓層的不斷增多基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的荷載逐漸增大，這就要求不斷增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力，但與之相反基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的單位面積的造價(jià)會(huì)隨著樓層的增加而開(kāi)始遞減；承重結(jié)構(gòu)一般包括：梁、柱、承重墻等。這些會(huì)根據(jù)樓層的變化而增加承載和抗震、承重的能力，因此在造價(jià)上也要不斷提高；屋蓋系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)闃菍訉訑?shù)的增加而發(fā)生變化，都可以共用一個(gè)屋蓋。

②高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性

樓層的高度與工程造價(jià)有著密不可分的關(guān)系。樓層越高，所花費(fèi)在墻體面積、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等地方的費(fèi)用會(huì)越高，投入也越大。從優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度分析，降低層數(shù)是節(jié)約能源、節(jié)省材料、縮小日照距離、節(jié)約用地的好方法。

相同建筑面積時(shí)，建筑形狀也會(huì)影響其結(jié)構(gòu)的造價(jià)。所以，一般設(shè)計(jì)師傾向于選用矩形作為樓房結(jié)構(gòu)形狀。這是因?yàn)榫匦蔚耐鈮χ荛L(zhǎng)系數(shù)最小，外墻內(nèi)外表面裝修、砌體基礎(chǔ)等部位也會(huì)減小，同時(shí)，矩形受力性能好，造價(jià)普遍比其他形狀要低，既方便又實(shí)用。

③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平面布置與豎向布置

在建筑結(jié)構(gòu)的平面布置上要盡量做到對(duì)稱(chēng)和規(guī)則，減少剛度中心和質(zhì)量中心的差異，以免在水平荷載的重壓下發(fā)生扭轉(zhuǎn)出現(xiàn)斷裂。豎向布置上，要盡量滿(mǎn)足功能需求，做到豎向承重分布均勻，上下貫通，減少扭轉(zhuǎn)層的運(yùn)用。同時(shí)，豎向剛度做到漸變，避免由于突變使水平荷載出現(xiàn)應(yīng)力聚集，影響結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力 的荷載。

④建筑與用地

高層民用建筑中，整體的建筑面積是各樓層建筑面積的總和。在占地面積固定的情況下，樓層越高，建筑總面積會(huì)越多，但平均的單位建筑面積會(huì)減少。另外，樓層的高度越高，總高度也會(huì)隨之增加，使得房屋的間距有所加大。顯然，樓層數(shù)與用地的節(jié)約量之間沒(méi)有本質(zhì)關(guān)系。所以在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以忽略用地的因素。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿(mǎn)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(shí)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(jì)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(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。

房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過(guò)程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實(shí)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(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開(kāi)使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

①結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟如下：一是設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。二、目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿(mǎn)足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

②結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線(xiàn)性的優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束條件來(lái)計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

5、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在民用建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

①概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)優(yōu)化是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之前結(jié)合實(shí)際的建筑經(jīng)驗(yàn)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理性的、多方案的一種“理想化“設(shè)計(jì)。它更注重對(duì)同一建筑方案的不同結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)；對(duì)同一分析中的設(shè)計(jì)參數(shù)、荷載取值的不同；對(duì)建筑細(xì)節(jié)的不同處理；對(duì)同種荷載情況下的不同分析方式。見(jiàn)圖1

圖1優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)的流程

②概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題

概念設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵內(nèi)容在于如何應(yīng)對(duì)建筑物可能出現(xiàn)的不確定因素。例如：我國(guó)是一個(gè)地震高發(fā)地區(qū)，每年因?yàn)榈卣鹚l(fā)生的樓房倒塌所造成的人員傷亡很多。地震超強(qiáng)的破壞力和無(wú)法預(yù)測(cè)性是我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的，采取一定的防震措施，加強(qiáng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的抗壓性以及抗震性，提高遇到災(zāi)害的防御能力。具體設(shè)計(jì)如下：采取多道設(shè)防思想，使次要構(gòu)件先發(fā)生損壞，減耗部分地震能量，增加人員生還的機(jī)會(huì)，盡可能降低地震所帶來(lái)的損失。多道設(shè)防思想在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中十分重要，應(yīng)作為重要的指導(dǎo)思想貫徹其中；采取對(duì)稱(chēng)、剛度均勻的結(jié)構(gòu)，減少地震對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和固定性；采取延性設(shè)計(jì)，增加韌性，防止結(jié)構(gòu)在地震中出現(xiàn)脆性破壞，帶來(lái)不必要的人員傷亡。

6、總結(jié)

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是建筑工程中對(duì)實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的完美追求，更是現(xiàn)今建筑行業(yè)高科技、高環(huán)保，現(xiàn)代化的體現(xiàn)。合理運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，強(qiáng)化資源配置，使各環(huán)節(jié)，各資源都呈現(xiàn)和諧，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 孫有果. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用探討[J]. 科技致富向?qū)? 2011,(26) .

篇8

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的現(xiàn)狀

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)的追求不斷提高，對(duì)于建筑而言已經(jīng)不僅僅停留在滿(mǎn)足實(shí)用性和安全性方面，而是追求經(jīng)濟(jì)性和美觀性等其他因素綜合方面的更高水平。

（一）設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的現(xiàn)狀

由于近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的居住水平越來(lái)越高，對(duì)于高品質(zhì)的居住環(huán)境需求越來(lái)越大。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)需要考慮到各方面成本的因素，兼顧房屋結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性。 現(xiàn)代的設(shè)計(jì)師不僅要有專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)方面知識(shí)，而且還要結(jié)合當(dāng)今社會(huì)推出新穎別致的設(shè)計(jì)，才能保證設(shè)計(jì)出來(lái)方案更加的合理，更加的具有可操作性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的靈魂就是科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)。結(jié)合當(dāng)今飛速的科學(xué)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)水平以及設(shè)計(jì)理念，融入到房屋設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中，充分考慮到房屋結(jié)構(gòu)周?chē)呐涮字T元，對(duì)周邊環(huán)境因素進(jìn)行全面的了解，尤其是對(duì)人文環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，這樣就能將房屋結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確控制，并對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使房屋結(jié)構(gòu)更具人文性和實(shí)用性。

（二）建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中存在的問(wèn)題

在房屋設(shè)計(jì)的過(guò)程中，很難把握的一個(gè)問(wèn)題就是，對(duì)諸多元素的一個(gè)平衡，不能一味的追求低成本，而忽略對(duì)美觀性的設(shè)計(jì)和安全性的把控，避免出現(xiàn)顧此失彼的結(jié)果，找到兼顧各種元素的最佳平衡點(diǎn)，這才是設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的初衷。另外在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意很多細(xì)節(jié)的問(wèn)題，針對(duì)細(xì)節(jié)差錯(cuò)要進(jìn)行逐一的篩選、審核，避免影響整體房屋設(shè)計(jì)的觀賞性和實(shí)用性。再有像前文提到的，由于人們生活水平和生活質(zhì)量逐步提升，人們對(duì)住房的要求具體到每一個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，這對(duì)于房屋設(shè)計(jì)的實(shí)用性、觀賞性、新穎性的考驗(yàn)越來(lái)越嚴(yán)苛，結(jié)果就導(dǎo)致房屋的設(shè)計(jì)優(yōu)化人員不得不發(fā)散思維，激發(fā)靈感，才能更好地設(shè)計(jì)規(guī)劃房屋結(jié)構(gòu)和內(nèi)部布局，使設(shè)計(jì)方案更加的精準(zhǔn)，讓人們更滿(mǎn)意房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

（一）構(gòu)建設(shè)計(jì)模型

在構(gòu)建模型時(shí)，將設(shè)計(jì)的限制性條件提前規(guī)劃好，比如建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)劃尺寸、建筑物的整體強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力參數(shù)的臨界點(diǎn)等方面。在設(shè)計(jì)的前期工作中，應(yīng)當(dāng)熟知這些限制條件，按照設(shè)計(jì)優(yōu)化方法來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而才能保證各項(xiàng)限制條件符合建筑構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，符合實(shí)際操作的具體要求。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體數(shù)據(jù)主要是通過(guò)構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型計(jì)算出來(lái)的，通過(guò)一定比例的換算，使用精確地函數(shù)模型，提煉其中的相關(guān)變量，從而得出最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

（二）優(yōu)化計(jì)算方案

一套完整而且合理的設(shè)計(jì)方案主要就是依靠科學(xué)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，在優(yōu)化過(guò)程中個(gè)匯總各項(xiàng)參數(shù)，而且各項(xiàng)參數(shù)也是復(fù)雜多變的，在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，常常將約束性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無(wú)限制的問(wèn)題，綜合多種計(jì)算方法優(yōu)化出更為合理的設(shè)計(jì)方案。結(jié)合房屋具體實(shí)際應(yīng)用情況，從房屋的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，既要考慮到設(shè)計(jì)完成后的功能性要求，還要兼顧到平面布局的規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化，合理地設(shè)計(jì)建筑整體布局和占地，精確計(jì)量建筑的質(zhì)量中心和剛度之間差距，確保均衡力度的承載方向。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的運(yùn)用

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理的運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法既實(shí)現(xiàn)了降低成本的目標(biāo)，又能使建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到更為合理的初衷，有利于將經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效應(yīng)相結(jié)合，滿(mǎn)足人們居住的多方面要求，達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)理念。一般來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法一般運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、基礎(chǔ)地基設(shè)計(jì)、節(jié)能指標(biāo)設(shè)計(jì)、對(duì)已有建筑的整體改造方案、結(jié)構(gòu)的抗震效果設(shè)計(jì)等等。

（一）前期的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

能夠?qū)ㄖ锂a(chǎn)生決定性作用的環(huán)節(jié)就是前期的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，它是決定方法的總體規(guī)劃的前提，也影響著建筑物的總投資資本，是定位建筑服務(wù)功能的基本依據(jù)。然而目前的設(shè)計(jì)方案，很少在前期的建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，在前期的設(shè)計(jì)中往往會(huì)忽略結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，這些失誤會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)造成很多負(fù)面影響，甚至?xí)绊懙浇ㄖ膶?shí)用性和安全性的重要需求。在前期設(shè)計(jì)中運(yùn)用較為合理設(shè)計(jì)方案、選擇可行的結(jié)構(gòu)形式，規(guī)劃合理的設(shè)計(jì)方案，為科學(xué)、使用的建筑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）建筑地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，希望能夠設(shè)計(jì)出更加符合以人為本的科學(xué)房屋結(jié)構(gòu)。建筑物的地基是整體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，也是優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，只有完成好地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)，才能保證后續(xù)的施工設(shè)計(jì)優(yōu)化。根據(jù)其建筑物的整體規(guī)劃、服務(wù)功能不同，地基的施工優(yōu)化法法也不同，結(jié)合實(shí)際建筑特點(diǎn)，精確測(cè)量地形數(shù)據(jù)，在優(yōu)化時(shí)首先考慮建筑物穩(wěn)定性作為前提，再兼顧人文形態(tài)，其次還要兼顧工程的成本造價(jià)，從而優(yōu)化出最佳的施工方案。

（三）節(jié)能指標(biāo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用主要是為了提升房屋建筑的整體效益，滿(mǎn)足人們的建筑需求，降低工程造價(jià)，實(shí)現(xiàn)觀賞性和實(shí)用性的最佳平衡。選擇節(jié)能指標(biāo)較高的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是比較明智的選擇，一般的建筑結(jié)構(gòu)形式分為三種，即框架結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和框架與剪力墻相結(jié)合的結(jié)構(gòu)?？拐鹦Ч詈玫木褪强蚣芙Y(jié)構(gòu)，選用的材料不是很多；柱截面較多的是第二種短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)會(huì)影響建筑物內(nèi)部家具的選用和布局；即抗震效果好又不影響家具布局的就是第三種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合適應(yīng)性比較強(qiáng)。這三種方案結(jié)合成本因素進(jìn)行考慮，各有優(yōu)劣，這就需要建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法根據(jù)實(shí)際情況決定最佳的設(shè)計(jì)方案。

結(jié)語(yǔ)：

將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠?qū)崿F(xiàn)提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、降低工程總造價(jià)的目標(biāo)。選擇科學(xué)合理的建筑材料，將優(yōu)化設(shè)計(jì)方法運(yùn)用前期設(shè)計(jì)、建筑地基設(shè)計(jì)、節(jié)能指標(biāo)選擇等諸多環(huán)節(jié)，不僅能節(jié)約建筑工程成本，而且還能使建筑物實(shí)現(xiàn)美觀性與功能性的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，更加符合科學(xué)發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展理念的要求。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵字】房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；意義

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本理論

對(duì)于房屋建筑本身來(lái)講，給人們提供一個(gè)良好與舒適的生活環(huán)境，使得人們免受風(fēng)吹日曬，從而保證人們的學(xué)習(xí)效率與工作效率，這是房屋的功能價(jià)值；而房屋本身的美觀性能夠符合人們的審美需求，并且使得房屋本身與周?chē)恍┪矬w良好地結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，這是房屋的美學(xué)價(jià)值。而對(duì)于房屋建筑設(shè)計(jì)人員來(lái)講，如何將房屋的功能價(jià)值與美學(xué)價(jià)值統(tǒng)籌起來(lái)，是房屋設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)良的關(guān)鍵所在，因此一個(gè)優(yōu)良的房屋建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該引入房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念，并且充分考慮房屋的功能價(jià)值與美學(xué)價(jià)值，進(jìn)而尋求出一個(gè)最佳的房屋優(yōu)化方案，從而設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要求與人們需求的房屋建筑。

所謂的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是指在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，采用合理與科學(xué)的方式選擇出最佳的設(shè)計(jì)方案，從而使得設(shè)計(jì)出的房屋建筑在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)上都能夠達(dá)到最佳的標(biāo)準(zhǔn)。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要分為房屋建筑的各部分設(shè)計(jì)優(yōu)化以及整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化，而對(duì)于房屋建筑來(lái)講是一個(gè)由許多部分組成的一個(gè)有機(jī)的整體，那么在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化就顯得尤為重要，只有重視房屋建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化，才能夠使房屋建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，相互協(xié)調(diào)，成為一個(gè)整體，才能夠使得設(shè)計(jì)出來(lái)的房屋更具完善性。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案上，應(yīng)該遵從做到更好的理念，不斷使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完善。而對(duì)于具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案來(lái)講，首先應(yīng)該保證房屋的性能與房屋結(jié)構(gòu)的良好性與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)之上，不斷引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的探索與創(chuàng)新，從而設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

2房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的重要意義

隨著人們對(duì)房屋建筑的要求逐漸提高以及市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的不斷增加，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化具有十分重要的意義，通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化不僅可以大大增加房屋建筑本身的美觀性，使得房屋建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而增加其本身的實(shí)用性，這樣會(huì)大大增加房屋建筑本身在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；而且在一定程度上能夠?qū)Ψ课萁ㄖ墓こ淘靸r(jià)進(jìn)行嚴(yán)格與合理的控制，從而使得建筑企業(yè)對(duì)房屋建筑工程的投資減小到最小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了建筑企業(yè)盈利的最大化，因此就必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

除此之外，在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的比較中可以看出：經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的房屋建筑要比傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所投入的工程造價(jià)節(jié)省6%―35%，而且應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠使得整個(gè)房屋建筑中的各個(gè)組成部分得到合理與最佳的協(xié)調(diào)，從而保證房屋建筑整體的美觀性與統(tǒng)一性。除此之外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)還能夠?qū)ㄔ旆课莸牟牧线M(jìn)行合理的利用，從而不僅僅大大增加了房屋建筑的質(zhì)量與安全系數(shù)，而且通過(guò)對(duì)建筑材料利用的最大化實(shí)現(xiàn)了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性的理念。

3 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體措施

3.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，首先應(yīng)該縱觀房屋建筑的整體，將房屋建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化作為整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)，那么就應(yīng)該設(shè)計(jì)房屋建筑的模型。其具體的方法與步驟主要如下：

（1）由于在具體的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，要充分考慮到各種因素對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的影響，因此在變量的選擇上要具有合理性與科學(xué)性，這就需要房屋設(shè)計(jì)師在對(duì)參考指標(biāo)進(jìn)行選擇的過(guò)程中不應(yīng)該選擇影響因數(shù)較多或者變化幅度較大的參數(shù)，這樣就可以盡可能地避免外界一系列因素的影響，從而能夠十分準(zhǔn)確并且十分迅速地找出最佳的參數(shù)取值。

（2）充分考慮各個(gè)房屋建筑的實(shí)際情況，選擇出最適合此房屋建筑的函數(shù)來(lái)進(jìn)行對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的輔助運(yùn)算。在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師可以對(duì)事先設(shè)計(jì)出的一些函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，例如：房屋橫截面尺寸的函數(shù)和鋼筋尺寸面積的函數(shù)等，通過(guò)事先預(yù)算，要找出最經(jīng)濟(jì)與適合的一組函數(shù)，從而不僅可以保證建筑材料的 合理利用，而且在一定程度上可以大大節(jié)省投資的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)省成本的作用。

（3）要對(duì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確與詳細(xì)的測(cè)量。對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，保證房屋建筑的質(zhì)量與安全系數(shù)是建造房屋的基礎(chǔ)，因此對(duì)于房屋設(shè)計(jì)人員來(lái)講，應(yīng)該首先保證房屋質(zhì)量性與房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要與房屋本身的具體情況有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分考慮與注意到在房屋建筑實(shí)際的施工中與實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的差異，從而設(shè)計(jì)出能夠更加負(fù)責(zé)要求與標(biāo)準(zhǔn)的最佳房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.2 決定計(jì)算方法

對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程來(lái)講，其本身就是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，而要想找出最佳的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，就必須要對(duì)所有的數(shù)據(jù)以及條件進(jìn)行詳細(xì)與準(zhǔn)確的計(jì)算，通過(guò)對(duì)各個(gè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較進(jìn)行得出最佳的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在此期間所要計(jì)算的數(shù)據(jù)與方法是十分繁瑣與復(fù)雜的，那么就會(huì)消耗大量的時(shí)間，并且一旦在計(jì)算過(guò)程出現(xiàn)失誤或錯(cuò)誤，就會(huì)給最后的方案選擇帶來(lái)一定的誤差。因此，在對(duì)數(shù)據(jù)以及條件進(jìn)行詳細(xì)與準(zhǔn)確計(jì)算的過(guò)程中應(yīng)該充分結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況，找出可以將問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單化的計(jì)算方法，從而不僅可以大大提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，還可以節(jié)省大量的時(shí)間，從而提高對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率。

3.3 選擇最優(yōu)程序

在對(duì)設(shè)計(jì)完房屋建筑結(jié)構(gòu)模型與選擇出最佳的 計(jì)算方法之后，就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員充分結(jié)合上面的兩個(gè)步驟選擇出最佳的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序，進(jìn)而保證房屋建筑過(guò)程中各個(gè)功能的完善性與正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可以提高房屋建筑的整體工作效率，這對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)講具有十分重要的作用。

3.4 分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論

在相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并且得出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果之后要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)與綜合的分析統(tǒng)計(jì)，要把握整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全局，充分考慮到各個(gè)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，并選擇出一套最佳的設(shè)計(jì)方案。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)繁瑣而且復(fù)雜的過(guò)程，它不僅可以保證房屋建筑的良好質(zhì)量與建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可以在大大增加房屋建筑的美觀性的前提下，將投資成本控制在最小，從而不僅滿(mǎn)足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，還在一定程度上實(shí)現(xiàn)了建筑企業(yè)盈利的最大化。因此房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于當(dāng)今房屋建筑來(lái)講是十分重要的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周宏偉.芻議房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用[J].四川水泥，2014，（12）：283-283，286.

[2] 常青.淺談房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)際應(yīng)用[J].新材料新裝飾，2014，（8）：459-459.

篇10

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

完美的建筑是在滿(mǎn)足人們使用功能及視覺(jué)感受的前提下，充分滿(mǎn)足使用者和社會(huì)所期望的各種要求。依據(jù)設(shè)計(jì)的要求，把力學(xué)概念與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓參與計(jì)算的量部分可以以變量部分出現(xiàn)，進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案域，運(yùn)用數(shù)學(xué)手段，在域中找到可以滿(mǎn)足要求的結(jié)構(gòu)優(yōu)化最佳設(shè)計(jì)方案。由此可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以提高整體設(shè)計(jì)水量及設(shè)計(jì)質(zhì)量，還可縮短設(shè)計(jì)周期，從而降低整體工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過(guò)程中，不僅要按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，更應(yīng)該結(jié)合具體工程的實(shí)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(jì)。在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量縮小剛度、質(zhì)量中心的差異使平面布置規(guī)則，水平荷載就不會(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。為降低應(yīng)力集中，豎直方向上應(yīng)避開(kāi)使用轉(zhuǎn)換層。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)以力學(xué)理論和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為理論基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)涉及到的各個(gè)變量進(jìn)行尋找優(yōu)化決策的先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)就是求極值問(wèn)題。（1）優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。建立正確合理的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，基于正確的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是得到正確優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)。例如，在優(yōu)化模型中，數(shù)學(xué)模型中的等式約束個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)小于設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)，這樣才能求得最優(yōu)解。（2）優(yōu)化數(shù)學(xué)算法和優(yōu)化迭代控制。對(duì)于建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，雖然可用的優(yōu)化算法有多種，但是采用不同的優(yōu)化算法所得到的優(yōu)化效果和所花費(fèi)的求解時(shí)間會(huì)有差別。所以，快速、有效的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。（3）結(jié)構(gòu)分析方法。絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題難以采用解析法求解，而是采用數(shù)值法的方法。數(shù)值解的尋優(yōu)實(shí)際上是一個(gè)優(yōu)化迭代過(guò)程，而每次優(yōu)化迭代都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。實(shí)現(xiàn)以上提到的關(guān)鍵技術(shù)需要經(jīng)過(guò)建立可靠的優(yōu)化模型，然后采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法進(jìn)行求解。這其中選擇計(jì)算簡(jiǎn)便且正確率高的優(yōu)化算法顯得尤為重要。

2民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

第一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和用地之間的關(guān)系。在多層或者高層的民用建筑中，我們常說(shuō)的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數(shù)越多，那么單位建筑的面積分?jǐn)偟恼嫉孛娣e相應(yīng)的就會(huì)越小。然而隨著層數(shù)日益變多，總體住宅高度也會(huì)不斷上升，隨之屋子間的距離也相應(yīng)的變大。通過(guò)這一闡述我們了解到，用地節(jié)約的多少并不會(huì)根據(jù)建筑樓層增加而按一定的約數(shù)變高。

第二點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造價(jià)之間的關(guān)系。一般建筑的樓層會(huì)在一定程度上影響到單位建筑的面積，但對(duì)每部分的結(jié)構(gòu)來(lái)講，具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區(qū)域，無(wú)論有多少層，都統(tǒng)一使用統(tǒng)一相同的房屋蓋。它跟層數(shù)增加無(wú)關(guān)，所以對(duì)屋蓋的資金投入也不會(huì)加大。因此，屋蓋處的單位面積資金投入會(huì)根據(jù)層數(shù)的不斷上升而表現(xiàn)出很明顯的降低。在建筑的基礎(chǔ)處，每層都共同使用一個(gè)基礎(chǔ)，因此隨著層數(shù)不斷增加，相應(yīng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受的荷重就會(huì)增加，因此我們必須要增加基本的荷載力。基礎(chǔ)地區(qū)的單位開(kāi)銷(xiāo)雖然會(huì)根據(jù)層數(shù)的增加而呈現(xiàn)出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體，比如墻、梁或者柱等，會(huì)隨著層數(shù)的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應(yīng)的這些分部的單位房屋造價(jià)會(huì)有一定的提升。

第三點(diǎn)，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系。一般而言，住宅層數(shù)高矮將本質(zhì)的影響住宅開(kāi)銷(xiāo)，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會(huì)慢慢上升，而且會(huì)加大結(jié)構(gòu)自重，進(jìn)而還會(huì)增加柱以及基礎(chǔ)承受荷載力，于是讓電氣以及水衛(wèi)的管線(xiàn)同比例變長(zhǎng)。如果將層高降低，那么可以有效地節(jié)省材料物資，而且還可以節(jié)約能源等，對(duì)于抗震非常有利，能最大程度的節(jié)約金錢(qián)輸出。另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對(duì)于節(jié)約土地資源有很大的作用。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

結(jié)構(gòu)方案的建立過(guò)程即工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。伴隨急速更新發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬、軟件產(chǎn)業(yè)，憑借計(jì)算機(jī)、力學(xué)、數(shù)學(xué)一系列方法，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到最優(yōu)化技術(shù)推廣。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)原則和過(guò)程是相同的，不同之處在于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)缺少安全、經(jīng)濟(jì)性作為衡量準(zhǔn)則。最優(yōu)設(shè)計(jì)則是在安全、經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則基礎(chǔ)之上，利用計(jì)算機(jī)作為輔助技術(shù)，非常便利地實(shí)現(xiàn)了分析計(jì)算、設(shè)計(jì)、出效果圖等整套程序的自動(dòng)化，大大提升了設(shè)計(jì)整體效果及質(zhì)量。為了達(dá)到降低工程造價(jià)之目地，在不更改使用性能的基礎(chǔ)之上，就要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。由此可見(jiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是較為寬廣的課題之一。它不僅應(yīng)用于項(xiàng)目的前期、整體、抗震設(shè)計(jì)，在舊房改造期間的各個(gè)環(huán)境均有廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中應(yīng)注意的問(wèn)題如下：

3.1前期方案設(shè)計(jì)期間將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中

建筑方案設(shè)計(jì)前期如有一個(gè)優(yōu)秀的、合理的設(shè)計(jì)方案，并參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，就會(huì)爭(zhēng)取到非常優(yōu)秀的開(kāi)端。但目前在前期設(shè)計(jì)方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對(duì)建筑類(lèi)別有所針對(duì)，并進(jìn)行合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設(shè)計(jì)初期應(yīng)注意建筑方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮結(jié)構(gòu)的合理及可行性。

3.2概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)主要作用于無(wú)具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無(wú)確定性的地震設(shè)防烈度，現(xiàn)實(shí)難免與計(jì)算式存在區(qū)別，那么設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取概念設(shè)計(jì)方法，使數(shù)值成為輔助及參考根據(jù)。為達(dá)到最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角方向容易出現(xiàn)的裂縫，可歸結(jié)為矩形板。鋼筋選擇時(shí)應(yīng)注意：I級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力相差卻相當(dāng)大，所以在塑性滿(mǎn)足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，應(yīng)在滿(mǎn)足基本規(guī)范要求之上，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)之目的。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化———下部地基基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇，要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條選擇最為合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，以降低工程總造價(jià)為目的。例如對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響較大的樁端持力層的選擇，要多進(jìn)行比較，最終確定最為合適的方案。

4結(jié)束語(yǔ)

我們常說(shuō)，建筑是凝固的藝術(shù)，好的建筑師總希望可以通過(guò)建筑來(lái)合理的表達(dá)本身設(shè)計(jì)意圖，希望擁有藝術(shù)性以及實(shí)用性能的美妙融合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們應(yīng)嚴(yán)格遵“安全、經(jīng)濟(jì)、合理”的設(shè)計(jì)理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，保證建筑工程取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益。

參考文獻(xiàn)：