試論房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

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1、試論房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用 【摘要】建筑是將力與巧相互融合在一起，設(shè)計師巧妙的將結(jié)構(gòu)和美觀這兩個設(shè)計相互結(jié)合到一起從而形成一件精美的建筑。而房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求達(dá)到五種效果：適用、安全、經(jīng)濟、施工、美觀，所以我們需要設(shè)計出更好的方法，科學(xué)地進行實踐，節(jié)約總造價，但是卻可以實現(xiàn)建筑的終極目標(biāo)：安全性、經(jīng)濟性、實用性。這就是我們所說的花最小的資源，創(chuàng)最大的利益。 【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計優(yōu)化；探討；應(yīng)用 序言 　　建筑設(shè)計師在設(shè)計房屋的建筑結(jié)構(gòu)時要滿足設(shè)計意圖這個基本要求，而平面布置過程中要符合對稱與規(guī)則的要求，還要極大限度將剛度和質(zhì)量兩個中心的差異縮小，這樣，在水平荷

2、載下的建筑物就不會因重量過大而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。在建筑結(jié)構(gòu)的豎向布局上，不僅要達(dá)到它的基本功能，而且要在盡量不使用轉(zhuǎn)換層的條件下，讓豎直方向下的承重構(gòu)件在上下方向下保持暢通，以此來避免在結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計上出現(xiàn)困難。豎向剛度應(yīng)該盡量使用漸變方式，而不要采取突變方式，以免因為在水平荷載作用下從而出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。 建筑設(shè)計師在進行工程項目及結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要時刻牢記我們研究的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的最終目的，即要將設(shè)計對象的基本使用功能加強，可靠性提高，完善設(shè)計對象。然后通過科學(xué)合理的計算來選擇一個最適合最令人滿意的方案。 1.房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型與方案 　　房屋建筑工程在分部結(jié)構(gòu)方面上需要優(yōu)化設(shè)計的

3、有以下幾點：房屋屋蓋系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計、房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計優(yōu)化和圍護結(jié)構(gòu)方案設(shè)計優(yōu)化。根據(jù)如上的優(yōu)化設(shè)計，還需對以下內(nèi)容進行分析造價、選型、受力、布置。但是在真正的施工過程中，要將實際情況與工程的具體實施情況相互結(jié)合，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠得到優(yōu)化，綜合經(jīng)濟效益的目標(biāo)也能夠?qū)崿F(xiàn)。 1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是運用科學(xué)計算方法以及從各種各樣的影響變量中選出那個最主要的參數(shù)來建立函數(shù)模型的優(yōu)化方案。它的步驟分為結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立模型大概分為以下幾個步驟：合理選擇其中的主要參數(shù)，而這個參數(shù)要選擇對這個結(jié)構(gòu)影響比較大的參數(shù)，然后將這些參數(shù)分門別類，對于那些對結(jié)構(gòu)設(shè)計來說沒有很大影

4、響的參數(shù)我們將它作為預(yù)訂參數(shù)，那么函數(shù)模型中的計算量將可以大大減少。目標(biāo)函數(shù)確定之后，找出最優(yōu)解。最后確定約束條件，它包括裂縫寬度約束、尺寸約束、結(jié)構(gòu)強度約束、應(yīng)力約束。在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，那些規(guī)范要求絕對不能忽視。 1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要設(shè)計出多個變量以及約束條件，但是我們在進行設(shè)定計算方案時，一般都是無約束條件進行計算，而使用方法有符合型法和拉式乘子法。那么要在計算方案設(shè)定中獲得最優(yōu)化的結(jié)果那就要求編制出與之相互適應(yīng)的運算程序了。 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用所面臨的幾個問題 　　目前較為廣泛的一項措施是將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計真正的應(yīng)用到實踐中去，然后在不改變使用

5、性能的前提下，從而降低工程的造價，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在很多方面都能產(chǎn)生極大的利益：前期設(shè)計、抗震設(shè)計、整體設(shè)計、舊房改造。在時間應(yīng)用這個方面中，如下幾點應(yīng)當(dāng)注意。 2.1前期參與 整體的建筑投資取決于是否確定了前期方案，但關(guān)鍵問題在于它并沒有參與其中，建筑師在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時忽視了建筑工程中設(shè)計的合理性與可行性，但是，建筑設(shè)計的結(jié)果與結(jié)構(gòu)設(shè)計是緊密相連的，甚至?xí)黾涌偼顿Y以及設(shè)計的難度。為了在之前就可以根據(jù)建筑類型來選擇結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計方案，我們必須要在方案初期就有一個合理的設(shè)計，這樣才能有一個扎實的基礎(chǔ)。 2.2細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化 概念設(shè)計因為沒有具體的數(shù)值，所以就需要設(shè)計人員將結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方

6、法運用的更加靈活，以便將效果發(fā)揮到最好。在優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中，細(xì)節(jié)部分尤為重要，例如：可以將出現(xiàn)裂縫的異形板改成矩形進行合理的運用。 2.3地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計 合理的方案是地基的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計是否能夠優(yōu)化的關(guān)鍵，對于樁基礎(chǔ)來說，要根據(jù)地質(zhì)條件來選擇，而灌注樁的樁長取決于樁基層力，所以要進行多方比較，從而選出最合適的那個方案。 3.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的作用 3.1降低建筑總造價 在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，建筑層數(shù)增加，總的建筑面積也會相應(yīng)增大，那么單位建筑面積就自然減少了，這樣，土地占用面積也減少了，但是樓層層數(shù)增加，每棟樓之間的間距增加，導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載增加，結(jié)果我們又要通過擴大土地的占用面

7、積來增大它的基礎(chǔ)。雖然這樣做可以降低單位面積，但是效果就不怎么顯著了。 3.2提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性 建筑的層數(shù)提高，墻體面積與柱體積自然也會增加，那么結(jié)構(gòu)的自重增加，它的承載力也會相應(yīng)增加，毫無疑問，必須要加長水、電氣管線，如果降低層數(shù)，可以節(jié)約用料、抗震等，當(dāng)建筑的高度減少，建筑之間的日照距離也會縮短，用地面積也減少了。相同的建筑面積，那么就選擇平面形狀不同的，這樣外側(cè)周長自是不同的，我們都知道如果平面模型較為合理，那么許多方面都會相應(yīng)減少，例如：外墻砌體、外墻周長、內(nèi)外表裝修、基礎(chǔ)設(shè)施等。同時如果還能將受力性能提高，那么建筑的經(jīng)濟性也會提高。優(yōu)化方法的是將建筑各部分單元協(xié)調(diào)起來運用的，不

8、僅可以更加美觀，實用性也會增強，再者工程造價也能減少，做到這樣，效益要求也能輕松達(dá)到了。 　　目前，因為經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們越來越關(guān)心居住條件及生活環(huán)境，通過這種優(yōu)化技術(shù)來優(yōu)化建筑房屋，可以將其結(jié)構(gòu)與美觀相互結(jié)合起來，而要改善我們的居住環(huán)境就要做到便利、適用、安全、經(jīng)濟。對于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的理念來說，必須以實際情況作為標(biāo)準(zhǔn)，就如工程建設(shè)的實際情況，它是通過控制造價的成本來進行優(yōu)化設(shè)計的，它是結(jié)合許多方案來建立的一種優(yōu)化設(shè)計的模型，它的內(nèi)容包括建筑屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案以及圍護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案，它需要將那些關(guān)鍵的、具有不同影響作用的參數(shù)科學(xué)的進行運算，最后才可能確定建筑工程的優(yōu)化方案。它的優(yōu)化設(shè)計有很

9、大的意義重大，不僅提高了建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、受力性能，減少原料使用、內(nèi)外表的裝修自己用地面積，而且極大限度的將工程的成本造價降低了。根據(jù)大量的數(shù)據(jù)表示，如果對它進行優(yōu)化設(shè)計可以節(jié)省25％左右的工程成本造價以及合理化的使用施工材料性能，讓建筑工程的結(jié)構(gòu)內(nèi)部中的各個單元充分地進行相互協(xié)調(diào)，提高建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟效益。 　　在現(xiàn)實生活中，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化技術(shù)有物美價廉、集美觀與實用于一體以及節(jié)約工程造價的效果。在任何的一個投資者的眼中，考慮的因素最主要的是工程成本能否在長遠(yuǎn)目標(biāo)的實行下得到有效節(jié)約，以此實現(xiàn)科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，花最小成本，獲最大利益。 4.結(jié)論 造價是房屋建筑工

10、程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中最值得考慮的一個因素，這個技術(shù)的運用可以帶來很大的經(jīng)濟利潤。因此，設(shè)計人員要堅持以經(jīng)濟性、合理性以及適用性為原則，結(jié)合現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段，選擇出一種設(shè)計方案，可以在降低工程的造價的同時能夠?qū)崿F(xiàn)更好的經(jīng)濟效益。 【參考文獻(xiàn)】 [1]饒遠(yuǎn)文.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程，2010，（09）：160. [2]鄒俊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)實應(yīng)用[J].科技傳播，2010，（19）. [3]辛海虹.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程，2010，（27）：121. [4]唐京華.基于實用與效果的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用[J].中外建筑，2012，（08）：89-90.