優(yōu)化技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中的應(yīng)用分析

【摘要】結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不僅要滿足傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性要求， 而且還具有審美實用的特點， 降低了建筑物的造價成本， 并使其具有更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化使得土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案、 設(shè)計決策更為科學(xué)化，提高對于土建結(jié)構(gòu)的安全性能和抗震性能的要求， 有效把土建結(jié)構(gòu)的安全實用與經(jīng)濟(jì)美觀相統(tǒng)一，提高土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。

【關(guān)鍵詞】優(yōu)化技術(shù)；土建結(jié)構(gòu)；設(shè)計

1、土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法

1.1分析土建結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法

結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容之一，主要是計算出結(jié)構(gòu)在各種作用下的效應(yīng)。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，圍繞以建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時，應(yīng)在滿足建筑設(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，使力的傳遞更直接高效，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

1.2計算模型

計算模型的確定是結(jié)構(gòu)分析的核心環(huán)節(jié)，它不但包括合理選擇計算簡圖和計算理論，還有荷載的確定與參數(shù)的選定，這是結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化的重點和難點。設(shè)計師在繪制施工圖時，會以此為依據(jù)。在優(yōu)化設(shè)計過程中，梁柱重疊區(qū)域是否定義為剛域；連梁剛度折減系數(shù)；梁扭矩折減系數(shù)；梁彎矩放大系數(shù)；連梁剛度折減系數(shù)；柱、墻及基礎(chǔ)是否考慮了活荷載的折減等諸類參數(shù)的選定對整個項目的計算結(jié)構(gòu)有著很大的影響。為了項目有更好的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計院、甲方相關(guān)技術(shù)人員、圖審專家可以就此事提前介入討論，明確一個合理的思路，為日后施工圖設(shè)計提供一個明確的方向，既避免了設(shè)計的反復(fù)，也給開發(fā)商帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、優(yōu)化技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 土建結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化方法

土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化關(guān)鍵表現(xiàn)在土建的整體構(gòu)造與土建的部分構(gòu)造的設(shè)計優(yōu)化。當(dāng)對于土建結(jié)構(gòu)的部分優(yōu)化有許多方面，這些方面不單單需要建筑設(shè)計者應(yīng)用自己所學(xué)的精心設(shè)計，還得思考到適用功能與造價等問題。在設(shè)計優(yōu)化的時候，一定要實施實地的考察，結(jié)合現(xiàn)實狀況對建筑實施設(shè)計優(yōu)化。對于土建結(jié)構(gòu)的整體性優(yōu)化而言，優(yōu)化好的土建結(jié)構(gòu)要保證整體牢固，假如出現(xiàn)突發(fā)情況，可以把損失降到最低或者沒有，這樣的土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化出來是最好的。所以在設(shè)計優(yōu)化整體的時候，需要可以思考各類也許會發(fā)生的情況。在房屋構(gòu)造的構(gòu)建材料鋼筋是降低地震破壞力的關(guān)鍵材料，所以對于鋼筋和鋼筋的接頭間距要嚴(yán)格依照相關(guān)部門的規(guī)定構(gòu)建， 這樣才可整體對土建結(jié)構(gòu)實施設(shè)計優(yōu)化。

2.2建立優(yōu)化結(jié)構(gòu)相關(guān)模型

在對土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要充分對土建結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法進(jìn)行使用。在具體實施的過程中，可以從三個步驟來實現(xiàn)最終的設(shè)計優(yōu)化目的。

（1）對設(shè)計變量的選擇。在進(jìn)行設(shè)計變量的選擇過程中，要對影響土建結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析，并進(jìn)行綜合考慮選擇。將對土建結(jié)構(gòu)影響的參數(shù)作為當(dāng)前模型中的設(shè)計變量，這些變量主要包含損失的期望值以及結(jié)構(gòu)的過后家和約束控制的相關(guān)參數(shù)等，最大程度的保證設(shè)計便變量選擇的合理性。

（2）確定目標(biāo)函數(shù)。在進(jìn)行實際優(yōu)化的過程中，除了對必要的參數(shù)進(jìn)行選擇之外，還需要尋找到一些相關(guān)條件來實現(xiàn)對工程造價的降低，而這些條件主要包括相關(guān)土建結(jié)構(gòu)截面的具體尺寸以及鋼筋的截面積等。

（3）確定相關(guān)約束條件。在對土建結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，要保證土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性以及可靠性，確保相關(guān)的設(shè)計條件能夠得到滿足。而設(shè)計優(yōu)化過程中的約束條件主要有裂縫寬度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、應(yīng)力約束以及結(jié)構(gòu)體系約束和尺寸約束等，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要充分的對目標(biāo)約束條件與實際情況形成對比，確保約束條件能夠滿足相關(guān)的規(guī)定要求，從而力求設(shè)計達(dá)到最佳。

2.3選擇合理的優(yōu)化計算方案

在進(jìn)行方案設(shè)計的過程中，設(shè)計者要充分考慮當(dāng)前的施工過程中的內(nèi)部和外部環(huán)境，確保各種因素能夠在可行的范圍之內(nèi)。借助對約束條件以及非線性優(yōu)化問題等的具體研究和分析，在計算方案之中選取最適合當(dāng)前施工狀況的方案，從而確保方案設(shè)計更具有合理性。而在對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化的方法選擇中，拉氏乘子法、復(fù)合形法以及 Powcll 法使用相對較為頻繁。

2.4對程序問題進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化

在對土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化過程中，通過確定設(shè)計變量以及目標(biāo)函數(shù)和約束條件從而實現(xiàn)對計算方法的合理選擇，最終不斷的實現(xiàn)對土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化活動。而在優(yōu)化過程中，還需要對對相關(guān)程序進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，以便于能夠更好的對設(shè)計過程中出現(xiàn)的任何一個問題進(jìn)行運(yùn)算，確保設(shè)計方案的合理性。

2.5結(jié)果分析

在進(jìn)行計算的過程中，要對計算結(jié)果的合理性進(jìn)行再次的分析研究，最終來選取適合相關(guān)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案。在方案選取的過程中，要對能夠產(chǎn)生影響的諸多因素都考慮在內(nèi)，并且從多角度來看待這些因素所產(chǎn)生的問題，這能夠更好的促進(jìn)設(shè)計優(yōu)化的作用，從而確保設(shè)計方案的合理性以及安全性。在施工問題上，設(shè)計方案能夠更好的優(yōu)化當(dāng)前資源使用的程度和效率，確保資源不被合理的浪費的同時又能夠保障相關(guān)技術(shù)支出不受縮減，其能夠起到一個整體的統(tǒng)籌作用。

結(jié)語：

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以更好地實現(xiàn)土建工程的安全性，它可以使土建結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個單元得到最好的協(xié)調(diào)，可以同時滿足土建的美觀性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，是符合建筑行業(yè)的未來發(fā)展趨勢的，但是其應(yīng)用情況還不容樂觀，所以要對其進(jìn)行應(yīng)用和研究。

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