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

劉國江 魏海濤

摘要：土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法是順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，也是市場經(jīng)濟(jì)條件下對資源配置提出的新要求，其為土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的參考。通過將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于土建工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以保證整體建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理，保證建筑功能的完整有效，進(jìn)而確保建筑的質(zhì)量。

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

將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的過程中，能夠滿足人們對房屋建筑的質(zhì)量要求，提高房屋建筑的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，在今后的房屋建筑中有必要進(jìn)一步深化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，只有這樣，才能更好的滿足人們對房屋建筑提出的要求，進(jìn)而促進(jìn)房屋建筑工程的持久發(fā)展。

一、土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)概述

在對土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理的時(shí)候，主要就是對其整體的優(yōu)化和分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理。其中整體優(yōu)化主要是指對土建結(jié)構(gòu)工程的屋蓋系統(tǒng)、細(xì)部構(gòu)造以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)等各方面的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷地優(yōu)化。在此過程中尤其應(yīng)該對其相關(guān)結(jié)構(gòu)的布置、選型、造價(jià)以及受力情況引起足夠的重視。同時(shí)還應(yīng)該和房屋的建筑美感還有經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行充分的結(jié)合。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

建筑設(shè)計(jì)，是指結(jié)合房屋建筑的具體要求，秉著現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念和方法，對建筑工程的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件尺寸、室內(nèi)布局等進(jìn)行清晰的定位。一般情況下，房屋建筑工程都是以鋼筋混凝土的住宅結(jié)構(gòu)為主，對這種土建結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要從兩方面來考慮，即整體建筑布局和各種構(gòu)件設(shè)計(jì)，因?yàn)橛绊懻w建筑布局的因素有很多，如建筑物的外觀結(jié)構(gòu)、柱網(wǎng)尺寸、樓層高度以及抗側(cè)力構(gòu)件位置等，具體構(gòu)件因素也是十分多元，常見的有：結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面、混凝土及鋼筋材料等級(jí)強(qiáng)度等。

三、我國房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

（一）忽視成本預(yù)算

由于設(shè)計(jì)周期較短，設(shè)計(jì)任務(wù)較為繁雜，設(shè)計(jì)人員就會(huì)將精力集中在設(shè)計(jì)圖紙和方案的編制上，相對對于工程施工成本的預(yù)算卻是極為忽視。設(shè)計(jì)人員即使會(huì)考慮工程成本問題，但由于所采用的設(shè)計(jì)方案與成本控制要求嚴(yán)重不符，所以使得最終的控制效果也是差強(qiáng)人意。

（二）忽視建筑舒適度

設(shè)計(jì)人員只考慮房屋建筑的美觀性，對于建筑舒適度的設(shè)計(jì)卻是極少重視，不僅降低了房屋建筑的應(yīng)用性能，而且對整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性也會(huì)造成一定的影響。施工人員由于工作素質(zhì)偏低，其在實(shí)施操作階段，很難按照相應(yīng)的規(guī)范要求進(jìn)行施工。既降低了施工質(zhì)量，使土建結(jié)構(gòu)工程的抗震性和施工強(qiáng)度減少.又影響了建筑結(jié)構(gòu)部件的負(fù)荷承載能力，使其整體工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，很難與規(guī)范要求相一致。

（三）忽視建筑安全系數(shù)

建筑結(jié)構(gòu)部件安全系數(shù)的設(shè)計(jì)尤為重要，一般情況下，不同建筑構(gòu)件，所設(shè)定的安全系數(shù)也是不盡相同。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員會(huì)采用相同的安全系數(shù)對建筑構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得最終的設(shè)計(jì)效果十分不理想，整體土建結(jié)構(gòu)工程的安全系數(shù)也是大大降低。

四、土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.選擇參數(shù)變量。在實(shí)際的土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員為盡量保證設(shè)計(jì)思想的正確性，會(huì)通過多種手段去盡可能獲取更多的與工程相關(guān)的參數(shù)，并且將這部分參數(shù)視作為變量。比如，在建筑工程當(dāng)中，常被當(dāng)作變量的參數(shù)有房屋價(jià)格參數(shù)、預(yù)期出現(xiàn)的損失參數(shù)等等，在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，設(shè)計(jì)人員則需要對所收集的參數(shù)進(jìn)行分析，預(yù)判其變化可能對工程造成的影響，以及由于復(fù)雜程度帶給工程進(jìn)度的影響?；诖朔N情況，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析階段，倘若設(shè)計(jì)人員將變幅偏小的參數(shù)或者印象因素偏少的參數(shù)選為設(shè)計(jì)指標(biāo)，則會(huì)大大降低設(shè)計(jì)、編程的工作難度，進(jìn)而更為快速地找準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，開展設(shè)計(jì)工作。

2.確定函數(shù)。在具體的土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)優(yōu)化工作當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)從眾多相似函數(shù)當(dāng)中去確定目標(biāo)函數(shù)。比如在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中，設(shè)計(jì)人員針對房屋橫截面規(guī)格與鋼筋規(guī)格進(jìn)行最優(yōu)化的函數(shù)選擇，并且對所確定函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行深入細(xì)致地分析，進(jìn)而從施工成本方面予以考慮整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)。

3.條件衡量。一般來講，在實(shí)際的土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作中，為保證優(yōu)化后的房屋建筑具有更加的耐久性與穩(wěn)定性，則需要在設(shè)計(jì)過程中針對房屋規(guī)格、結(jié)構(gòu)剛性、構(gòu)架穩(wěn)定性等不同因素可能對房屋造成的影響進(jìn)行具體的分析與充分考慮，同時(shí)結(jié)合不同的設(shè)計(jì)要求對整體的施工條件予以精準(zhǔn)衡量。此外，還應(yīng)針對施工當(dāng)中的約束性條件進(jìn)行全面分析，保證在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的所有指標(biāo)都與房屋建筑的質(zhì)量控制要求相符合，進(jìn)而達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目標(biāo)。

（二）強(qiáng)化房屋建筑防震安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在房屋建筑的具體使用中，會(huì)不可避免地遇到許多不可抗外力，尤其是毫無規(guī)律可循的地震，所以在進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作時(shí)，一定要綜合考量地震荷載效果，保證房屋建筑的安全性與整體質(zhì)量。通過對這一點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)分析研究，在設(shè)計(jì)中采取科學(xué)合理的措施去提升房屋建筑的抗震能力。現(xiàn)如今，關(guān)于如何強(qiáng)化房屋建筑的防震安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，已經(jīng)有很多成熟的技術(shù)方案，比如將房屋建筑設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)對稱，促使其荷載承受力處在平衡狀態(tài)，使得建筑物的延性增大，其結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)截面也會(huì)變少；或是選擇延性建筑結(jié)構(gòu)，采取多道設(shè)防，利用非必須構(gòu)件對重要構(gòu)件予以保護(hù)，進(jìn)而強(qiáng)化房屋建筑的抗震性能。

（三）概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

在土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，應(yīng)該有機(jī)結(jié)合計(jì)算機(jī)與人工在設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢，而并不是完全的依賴于計(jì)算機(jī)軟件去完成所有的設(shè)計(jì)，只有這樣才能夠在土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的最大實(shí)效。此外，在選擇施工建筑材料的過程中，為了能夠?qū)Ω鞣N材料的優(yōu)勢與劣勢進(jìn)行綜合考慮，仍舊需要采取人工選擇的方式進(jìn)行最優(yōu)化選擇。針對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)方面，相關(guān)人員要結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)予以優(yōu)化利用，同樣不可完全依賴于計(jì)算機(jī)軟件的分析，雖然計(jì)算機(jī)軟件能夠快速地對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，但無法基于房屋建筑項(xiàng)目的實(shí)際需求設(shè)計(jì)出具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，所以在應(yīng)用過程中需保持合理性，與項(xiàng)目實(shí)情相聯(lián)系。

五、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對房屋質(zhì)量的要求也越來越高。優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的有效應(yīng)用也逐漸備受關(guān)注，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須重視優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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