房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

楊培 田靜

【摘 要】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)中的實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義，是使房屋實(shí)現(xiàn)新的價(jià)值的重要手段。突破以往簡(jiǎn)單的安全、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，變得更加的美觀、適用并且易于施工，不僅給購(gòu)房者帶來(lái)了巨大的利益，還給房屋建造商帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益，可謂是一舉兩得。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)用還處于一個(gè)摸索的階段，需要廣大的設(shè)計(jì)者和建造者不斷地探索，使優(yōu)化方法得以優(yōu)化，使其應(yīng)用能夠取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。本文首先對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋設(shè)計(jì)中實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的意義進(jìn)行分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟及問(wèn)題進(jìn)行論述，以供同僚參考。

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

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋設(shè)計(jì)中實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀

隨著人們對(duì)于房屋建設(shè)的要求的提高，人們也逐漸的認(rèn)識(shí)到將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法運(yùn)用到房屋設(shè)計(jì)中的重要意義。從目前的房屋建造來(lái)看，部分的建造商開(kāi)始將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法應(yīng)用到房屋設(shè)計(jì)中以滿足購(gòu)房者的實(shí)際需求，從目前的房市狀況來(lái)看，對(duì)于這些應(yīng)用了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)出的房屋在銷(xiāo)售中得到了大多數(shù)購(gòu)房者的睞，并且能夠得到購(gòu)房者的一致好評(píng)。由此看來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用到房屋設(shè)計(jì)中具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。但是依舊存在部分建造商對(duì)于將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法運(yùn)用到房屋設(shè)計(jì)中沒(méi)有較強(qiáng)的意識(shí)，因此在這種情況下設(shè)計(jì)出的房屋難以得到購(gòu)房者的贊賞，一般此類(lèi)房屋可能在適用性、安全性、易施工等方面表現(xiàn)較為突出，但是在可觀性上則難以令人感到滿意。

由此看來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在房屋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還有待推廣，此外在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進(jìn)行推廣時(shí)注意其在房屋設(shè)計(jì)以及房屋建設(shè)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使得其能夠更好的服務(wù)于房屋設(shè)計(jì)。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠在很大的程度上滿足人們對(duì)于房屋的多方面要求，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。作為購(gòu)房者希望能夠得到一所價(jià)格適中，外觀美，安全的房屋，而通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用后的房屋則能夠保證房屋的適用性、經(jīng)濟(jì)型、安全性，能夠建造出滿足人們要求的房屋。此外作為房屋的建造商來(lái)說(shuō)，能夠使建造出的房屋迎合購(gòu)房者的胃口，并且能夠在很大的程度上降低建造的成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化是其根本目的是可遇而不可求的。以往的房屋設(shè)計(jì)很難滿足建造上的所有要求，經(jīng)常出現(xiàn)不可兼得的局面，但是當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)得到運(yùn)用后，建造商的一系列愿望都得以實(shí)現(xiàn)。由此看來(lái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)具有加強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟

房屋工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常包括以下幾個(gè)方面：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)、維護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這些方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容還包括選型、受力分析、造價(jià)分析等，在實(shí)際的施工中密切的結(jié)合實(shí)際的施工情況，追求優(yōu)化的實(shí)際應(yīng)用性，圍繞提升房屋的綜合價(jià)值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。使設(shè)計(jì)出來(lái)的房屋造型美觀同時(shí)還能夠滿足人們對(duì)于安全、經(jīng)濟(jì)的要求，設(shè)計(jì)出真正的經(jīng)濟(jì)適用房。

3.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)通常情況下分為兩部分，一部分是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，另一部分就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案。所謂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是變量中選擇出主要的參數(shù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析建立起函數(shù)模型，運(yùn)用函數(shù)模型借助較為科學(xué)的方法計(jì)算出最優(yōu)解。建立模型的步驟一般有以下幾步：一、選擇合理的設(shè)計(jì)變量。設(shè)計(jì)變量的選擇對(duì)于模型的構(gòu)建具有重要的意義，設(shè)計(jì)變量的選擇將會(huì)影響到對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)的選擇，進(jìn)一步涉及到參數(shù)重要性的區(qū)分問(wèn)題。選擇出了合理的設(shè)計(jì)變量在很大的程度上能夠減少計(jì)算編程的工作量；二、確定目標(biāo)函數(shù)。首先找出滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解，然后確定約束條件。在房屋的優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在著很多的約束條件，其中有：應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從彈塑性約束等，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)要確保所有的約束條件都在規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，即在規(guī)范條件內(nèi)滿足約束條件。

3.2設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化涉及到很多的約束條件以及變量，因此在進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要將所有的約束條件轉(zhuǎn)化成非約束條件，充分的考慮變量因素，運(yùn)用各種數(shù)學(xué)計(jì)算方法做好計(jì)算方案的設(shè)計(jì)工作。

3.3程序設(shè)計(jì)

在構(gòu)建好結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型、設(shè)定好優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案后就可以在以上基礎(chǔ)上進(jìn)行程序的編寫(xiě)，然后將編寫(xiě)好的程序?qū)胗?jì)算機(jī)中，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入相關(guān)的變成或者是系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序的自行計(jì)算便能得出相關(guān)的結(jié)果。

3.4結(jié)果分析

在得出計(jì)算結(jié)果后，對(duì)其進(jìn)行分析，進(jìn)而確定出最佳的方案。在實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟時(shí)，要注意各方面的因素，要能從多方面進(jìn)行考慮，保證所有的問(wèn)題的難度降到最低。房屋的建設(shè)本身就是一項(xiàng)花費(fèi)資金較多、耗費(fèi)人力較大的工程，實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的主要目的就是為了將相關(guān)的成本降到最低，同時(shí)保證房屋的質(zhì)量以及美觀。因此在建造是要注意以下幾個(gè)方面：處理好經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間的矛盾。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，肯定會(huì)涉及到經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題，并且技術(shù)在一定的程度上與經(jīng)濟(jì)也會(huì)存在這矛盾，技術(shù)的引用和實(shí)施必然會(huì)涉及到經(jīng)濟(jì)因素，但是最為建造商對(duì)此要有充分的認(rèn)識(shí)，能夠認(rèn)識(shí)到經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間矛盾存在的必然性，能夠理解到技術(shù)做帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)方面的節(jié)約量將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)耗費(fèi)量，要大力的引用技術(shù)

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用中要注意的問(wèn)題

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用能夠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是要注意的是實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中有很多的問(wèn)題是不能夠忽略的，作為設(shè)計(jì)者和建造者對(duì)于這些問(wèn)題應(yīng)該要投入一定的關(guān)注。

4.1前期的參與

前期方案的制定將會(huì)直接的關(guān)系到建筑的總投資問(wèn)題，但是，當(dāng)前房屋建設(shè)工程中存在的問(wèn)題就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)并沒(méi)有參與到前期方案的確定中，這種情況下，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)忽略其實(shí)際應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性，在最后的實(shí)踐過(guò)程中得以證實(shí)的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)根本就沒(méi)有發(fā)揮到節(jié)約建造成本的目的，導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的主要原因就是缺乏前期的參與，因此一定要注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在方案制定時(shí)的前期參與。

4.2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)與結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)具有重要的區(qū)別，一般概念設(shè)

計(jì)都是脫離實(shí)際數(shù)據(jù)的，不具有準(zhǔn)確性，因此在進(jìn)行計(jì)算式難免會(huì)出現(xiàn)較大的差異。在進(jìn)行概念性設(shè)計(jì)時(shí)，作為設(shè)計(jì)人員要充分的認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)的重要性，將相關(guān)的數(shù)值運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，作為輔助依據(jù)。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員既要在宏觀上把握整體的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)在細(xì)節(jié)方面也要注意，做好細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，保證細(xì)部工作的無(wú)誤，從而保證整體的效果。比如：材料強(qiáng)度、抗拉能力等多方面細(xì)部因素的考慮能夠在很大的程度上保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。

5.結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，在建筑方面的投入不斷增加，同時(shí)為了滿足人們居住條件及生活環(huán)境要求的愿望，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求在于建造的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的功能性、安全性、耐久性。同時(shí)還要求具有一定的經(jīng)濟(jì)性、美觀性和便于后期施工等幾個(gè)方面的特點(diǎn)?？傊诋?dāng)下房屋設(shè)計(jì)中，人們開(kāi)始追求其適用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、可觀性等特點(diǎn)，想要使房屋具有這些特點(diǎn)就必須要將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法運(yùn)用到其中。

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