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

于凡

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)囊括了很多選項(xiàng)。最好的解決方案使建筑物能夠滿足設(shè)計(jì)需求，同時(shí)最大限度的降低能耗，與此同時(shí)，最大程度地保證建筑物的外觀和性能。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，注意設(shè)計(jì)要以概括性，系統(tǒng)性為原則。因而，有必要加強(qiáng)對這一設(shè)計(jì)理念和方法的研討。筆者重點(diǎn)介紹了住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的實(shí)際應(yīng)用，希望對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善和優(yōu)化提供參考。

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

在住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要合理運(yùn)用優(yōu)化方法，提高住宅建筑性能，合理控制資金投入水平。同時(shí)也要提高住宅建設(shè)質(zhì)量，減少對周邊環(huán)境的影響，合理降低建設(shè)成本，這是住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。通過對住宅建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化，企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都有很大程度的改善，以及推動(dòng)了中國建筑業(yè)的整體發(fā)展。

1、建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)綜述

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意義在于：住宅建設(shè)運(yùn)行時(shí)，在相對有限空間，合理利用科學(xué)技術(shù)手段改善整體結(jié)構(gòu)。值得注意的是，空間布局與設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)合理性，科學(xué)性，專業(yè)性。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷提高，以及設(shè)計(jì)技術(shù)的要求不斷提高，設(shè)計(jì)人員必須對設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。目前，主要目的是優(yōu)化整棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)分工中發(fā)揮更重要的作用。在設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是各種建筑設(shè)計(jì)的根本和基礎(chǔ)。因此，設(shè)計(jì)工作應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過程中加入優(yōu)化思想，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益。在具體工作的設(shè)計(jì)中，也具有長遠(yuǎn)的效益，保證了項(xiàng)目的合理性和科學(xué)性，因此在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程中，可以節(jié)約30%的成本費(fèi)用，避免在使用過程中的經(jīng)濟(jì)不平衡。結(jié)構(gòu)優(yōu)化還可以協(xié)調(diào)各部門之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置，提高建筑施工的經(jīng)濟(jì)性和安全性，提高資源的合理利用效率，在實(shí)踐中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則淺析

建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，必須遵循相應(yīng)的原則，才能有效地保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，我們必須能夠滿足群眾的實(shí)際需要，也就是說，我們能夠滿足人們的日常生活需要，具有一定的基本功能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意安全和環(huán)境保護(hù)。同時(shí)，要充分考慮開發(fā)商的經(jīng)濟(jì)效益，科學(xué)合理地配置項(xiàng)目資源，節(jié)約開發(fā)商的成本。

此外，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)能有效地創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)。只有不斷在創(chuàng)新，才能保證整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性和建筑質(zhì)量。這些原則的充分遵守將確保改善住房結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)。

3、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的具體應(yīng)用

3.1全局和局部優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有過程復(fù)雜，層次性強(qiáng)等特點(diǎn)。應(yīng)首先考慮結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、安裝等子系統(tǒng)及其附屬系統(tǒng)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮優(yōu)化系統(tǒng)和子系統(tǒng)。其次，由于住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中構(gòu)建、建筑材料和附屬設(shè)施等，必須對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要組成部分是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算模型和優(yōu)化計(jì)算方案。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是對變量中的重要參數(shù)進(jìn)行提取，建立基于上述參數(shù)的函數(shù)模型，以得到較好的解決方案。在一般情況下，該模型主要從以下幾個(gè)方面：設(shè)計(jì)變量的合理選擇，屬于重要的內(nèi)容，而且影響參數(shù)設(shè)計(jì)變量的選擇，這是合理的計(jì)算變量可以減少編程工作量；其次，確定約束條件，包括彈塑性、應(yīng)力、強(qiáng)度、尺寸等等。在優(yōu)化結(jié)構(gòu)時(shí)，我們必須保證所需的約束準(zhǔn)則滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)優(yōu)化

科學(xué)優(yōu)化建筑主體結(jié)構(gòu)上部位置，是建立在模型的基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證科學(xué)合理性，優(yōu)化建筑剪力墻的設(shè)計(jì)。第一，要建立合理數(shù)量的剪力墻；第二，要確保整體剪力墻質(zhì)量均勻，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的重心，降低地震對建筑物的破壞；第三，如若要確保剪力墻的抗剪承載力，需要墻體承載力的同時(shí)減少墻體數(shù)量。

3.3結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用說明，沒有具體的量化數(shù)據(jù)。如抗震和抗裂能力。對于優(yōu)化設(shè)計(jì)沒有具體的量化標(biāo)準(zhǔn)，因此需要進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。但在設(shè)計(jì)過程中，員工必須合理靈活地運(yùn)用建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。例如，在抗震設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑物的實(shí)際施工情況，可以合理選擇的抗震設(shè)計(jì)方案，但要達(dá)到同樣的目的。

3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法充分體現(xiàn)在協(xié)調(diào)上。要有效加強(qiáng)建筑與整體平面的聯(lián)系，在要保護(hù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的外觀。在設(shè)計(jì)過程中，需要有效保證墻體，立柱結(jié)構(gòu)和建筑平面的功能。建筑的空間和深度充分保證了房屋的整體結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的簡單性，可以在各個(gè)部門得到充分的保護(hù)。

3.5對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，確定了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分，結(jié)果闡明的意義不言而喻。在整個(gè)過程中，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行詳盡的剖析，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)得出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。另外，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要考慮各方面的問題，特別是各種障礙，需要加以控制，才能成功完成建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外，由于施工過程中涉及的人力，物力和財(cái)力，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要目標(biāo)是合理降低這些指標(biāo)，確保施工指標(biāo)不受影響。因此，我們必須高度重視建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：尋求施工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的平衡，減少它們之間的矛盾，利用高新技術(shù)，降低成本；充分認(rèn)識(shí)技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，充分認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，有利于減少經(jīng)濟(jì)損失。所以這就要求加強(qiáng)技術(shù)開發(fā)。

結(jié)語：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，我們考慮建筑的安全性和實(shí)用性。與此同時(shí)，建筑的審美要求和經(jīng)濟(jì)要求也不斷提升。無論是建筑安全性，實(shí)用性，經(jīng)濟(jì)性，美觀性還是建筑的要求，都要考慮施工的便利性和及時(shí)性，這對于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常重要和必要的。合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)這些要求可以統(tǒng)一。根據(jù)筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)知識(shí)，介紹了住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)優(yōu)化方法，闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

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