淺析房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法與應(yīng)用

摘 要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)在這種大趨勢(shì)的形勢(shì)下也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。各項(xiàng)工程事業(yè)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域取得了很大的成績(jī)，在房屋建筑方面表現(xiàn)的最為突出，房屋建筑在當(dāng)今社會(huì)中起到了非常重要的作用。房屋是我們最基本的設(shè)施，我們的生活離不開(kāi)房屋，房屋是通過(guò)設(shè)計(jì)、施工來(lái)完成的。本文就房屋建筑方面進(jìn)行了闡述，主要從設(shè)計(jì)方面與應(yīng)用方面優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；方案；問(wèn)題；應(yīng)用

今天人們的生活水平在不斷地提高，對(duì)于生活方面的各項(xiàng)需求也在不斷的提升。面對(duì)這樣形式，我們要立足于滿足人們的創(chuàng)新意識(shí)，不斷地在原有基礎(chǔ)之上進(jìn)行更深入的挖掘。房屋建筑就是一個(gè)十分好的例子，人們對(duì)于房屋的要求去單純的遮風(fēng)擋雨，再到質(zhì)量保證，今天的要求要向環(huán)保、美觀等領(lǐng)域不斷地拓展，以滿足人們?nèi)找嬖鰸q需求。建筑的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)的方向與原則，大體上有這些要求，平面的設(shè)計(jì)最好做到規(guī)則、對(duì)稱(chēng)、質(zhì)量中心與剛性重心盡最大努力重合。對(duì)于上下承接的構(gòu)件要做到上下貫通等等方面。設(shè)計(jì)的理念關(guān)系著工程的方方面面，在專(zhuān)業(yè)技術(shù)方面以外，我們還要關(guān)注經(jīng)濟(jì)性等方面。其目的只有一個(gè)，就是對(duì)工程負(fù)責(zé)，能夠有很好的產(chǎn)品。下面對(duì)于一些方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有幫助。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型和方案

房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要在：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)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。除此之外，在優(yōu)化的過(guò)程中還要考慮到布置、受力分析、造價(jià)分析等方面，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終達(dá)到預(yù)想的優(yōu)化目的。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要嚴(yán)格的遵照設(shè)計(jì)的理念，對(duì)于平面的設(shè)計(jì)一定要規(guī)則對(duì)稱(chēng)是剛性度有質(zhì)量中心最大限度的重合，這樣對(duì)于整體的質(zhì)量框架能夠更加的堅(jiān)固。結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以使工程更加的有保證，對(duì)于整體設(shè)計(jì)理念更加的符合工程的要求。

1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟是：設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。

1.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

1.2.1 當(dāng)結(jié)構(gòu)平面圖在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖時(shí)，需要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模。建筑物根據(jù)設(shè)防類(lèi)別、烈度、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和房屋高度進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。

1.2.2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，結(jié)構(gòu)處理方式有梁板與及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面，折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時(shí)應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。

1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束條件來(lái)計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中，要注意下面的幾個(gè)問(wèn)題。

2.1 前期參與

因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問(wèn)題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來(lái)，那么我們就能針對(duì)不同的建筑類(lèi)別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開(kāi)端。

2.2 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒(méi)有具體數(shù)值量化的情況，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的的功用

3.1 降低總造價(jià)

對(duì)于一切的單位來(lái)說(shuō)，單位經(jīng)營(yíng)的根本就是盈利。是的，盈利是企業(yè)企業(yè)經(jīng)營(yíng)目的。現(xiàn)在的建筑行業(yè)，隨著人們的要求的不斷提高，原有的施工方法很難對(duì)企業(yè)今天的施工有很多的限制，與此同時(shí)會(huì)加大施工時(shí)的投入與浪費(fèi)。今天我們的土地問(wèn)題十分的嚴(yán)重，可使用的面積在慢慢的減少，對(duì)于房屋的建設(shè)單位來(lái)說(shuō)是十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)，在經(jīng)濟(jì)方面的考慮，要從低層向高層邁進(jìn)，最大限度的利用土地，降低地皮方面的投入。在社區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中要考慮綜合的利用，以及合理的方案，大大的降低成本。

3.2 提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

考慮到現(xiàn)實(shí)的土地問(wèn)題，其最主要的應(yīng)對(duì)方案就是增加建筑的層數(shù)，來(lái)填補(bǔ)使用面積短缺的問(wèn)題。隨著層數(shù)的增加，在其自身的角度講，會(huì)增加所承受的中了，對(duì)于墻體與承重柱是很?chē)?yán)重的考驗(yàn)。隨著樓體高度的增加，我們要考慮到一些基本設(shè)施的建設(shè)，例如，自來(lái)水問(wèn)題，自來(lái)水管的安放，煤氣問(wèn)題等等都要考慮，如何的的盡最大的努力解決這些問(wèn)題，但是樓層過(guò)低也有自己的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于牢固性比較好，材料方面大大的減少了，有利于做好防震工作，日照采光比較好。綜合兩者的共同優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)理論可以通過(guò)改變建筑的外觀形象，來(lái)改善高層建筑的采光，綜合各方面因素，把審美觀點(diǎn)、實(shí)用性、造價(jià)方面進(jìn)行整體的分析，響應(yīng)著可持續(xù)發(fā)展的道路前進(jìn)。在建筑結(jié)構(gòu)方面只有不斷的改進(jìn)適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的要求才會(huì)最大限度的提高經(jīng)濟(jì)性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

我們做的一切工程的根本就是為了滿足人們的需求而進(jìn)行的工作。隨著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)以及資源問(wèn)題的的雙重限制條件的大趨勢(shì)，對(duì)于我們建筑工作者是很大的挑戰(zhàn)，與此同時(shí)也是機(jī)遇。面對(duì)著激烈的競(jìng)爭(zhēng)與需求，我們面臨著生存與發(fā)展的問(wèn)題，從另一個(gè)角度講，面臨著這種形式我們的企業(yè)要不斷地創(chuàng)新進(jìn)取，在技術(shù)領(lǐng)域不斷地引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況不斷的完善，在設(shè)備方面加大投資的力度，不斷地購(gòu)進(jìn)先進(jìn)的的設(shè)備，對(duì)于員工廣泛的開(kāi)展職業(yè)教育工作大大的提高從業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。對(duì)于各個(gè)部門(mén)之間協(xié)調(diào)合作，工程的關(guān)鍵再有方案的設(shè)計(jì)與不斷的優(yōu)化，是設(shè)計(jì)更加的合理，設(shè)計(jì)的過(guò)程中充分的考慮到環(huán)境、效益、質(zhì)量等多方位的考察，施工的過(guò)程不斷地對(duì)工程進(jìn)行優(yōu)化。每項(xiàng)工程都是經(jīng)歷漫長(zhǎng)的成長(zhǎng)期才得到了穩(wěn)步的發(fā)展，明天的建筑行業(yè)會(huì)取得更大的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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