建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張策

摘 要：隨著人們的生活水平不斷提高，建筑的要求也不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化也由此而生。施工單位需要對房屋建構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理改善，并有效優(yōu)化建筑資源分配，提高資源利用度保證在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出人們的需要，本文將結(jié)合現(xiàn)今建筑市場中房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容，談?wù)劷ㄖ?yōu)化設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

城市化的建設(shè)促進(jìn)了建筑業(yè)的發(fā)展，由于人們對建筑的要求越來越高，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)任化的需求了，因此，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是時(shí)勢所趨。再者施工單位也可以通過優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的方法來降低建筑工程的造價(jià)，這樣不僅提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，而且在一定程度上也推動了建筑企業(yè)的發(fā)展。

1. 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和作用

1.1優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法主要應(yīng)用在建筑工程局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和總設(shè)計(jì)這兩方面。在建筑工程結(jié)構(gòu)總設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的有：建筑物頂部系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)、外圍護(hù)欄結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)、建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部的設(shè)計(jì)等。對這幾個主要的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的布置、受力和整體結(jié)構(gòu)的選型及造價(jià)等各種的影響因素必須要慎重考慮，因?yàn)檫@些因素都直接影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果。為了達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，要全面分析建筑的實(shí)際情況，不同位置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要選擇與之一致的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

1.2優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的實(shí)踐價(jià)值

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)是具有一定的實(shí)踐價(jià)值和經(jīng)濟(jì)學(xué)意義的。在目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相比建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法使用了先進(jìn)的技術(shù)方法，這樣大大降低了建筑工程的整體造價(jià)，通過合理地運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，有效提高了建筑材料的利用率，并是整體的建筑結(jié)構(gòu)得到一致的協(xié)調(diào)，既降低了建筑施工的成本，也增加了建筑的穩(wěn)定性和提高了建筑的美觀度，提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，體現(xiàn)了建筑的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

2. 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的組成部分

對房屋建筑工程來說，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)房屋建筑的價(jià)值方面上提供了支撐和幫助。為了滿足市場的需求，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的優(yōu)勢。而房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體步驟有：

2.1計(jì)算方案必須是最優(yōu)秀的

在房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在復(fù)雜多樣的問題，例如多約束、多變量的非線性優(yōu)化的問題等。而在計(jì)算的過程中，對有約束性的優(yōu)化問題要轉(zhuǎn)化成為無約束性的問題來進(jìn)行求解，這樣才能選擇最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。

2.2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

2.2.1合理選擇設(shè)計(jì)的變量

正常情況下，設(shè)計(jì)的變量是以主要影響設(shè)計(jì)要求的因素作為參數(shù)，其余影響因素的則作為預(yù)定參數(shù)，例如只要按照結(jié)構(gòu)的要求或局部性的設(shè)計(jì)就能滿足設(shè)計(jì)要求的、不會對設(shè)計(jì)要求造成大影響的、變化范圍不會太大的等因素。通過這樣使計(jì)算、設(shè)計(jì)及編制程序的工作量大大減少。

2.2.2目標(biāo)函數(shù)的確定

確定目標(biāo)函數(shù)時(shí)，選擇的一組截面幾何的尺寸、失效概率、建筑鋼筋的截面積等都必須要符合預(yù)定條件的，這樣就可以使總費(fèi)用得到最低限度的降低。

2.3最終結(jié)果的分析

通過分析計(jì)算方案的結(jié)果，從而得到最為優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行投資的時(shí)候，為了節(jié)省投資的成本，很多開發(fā)商往往忽略了要進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的步驟，對優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來的好處不重視。開發(fā)商在資金的投入方面必須要進(jìn)行全方位的考慮，不要只顧單邊的利益，不能存在蠅頭小利的想法，所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)候，不能存在片面的強(qiáng)調(diào)節(jié)約和不重視技術(shù)的要求等情況，否則會讓建筑工程達(dá)不到預(yù)想的功能；也不能只重視技術(shù)而忽略經(jīng)濟(jì)方面的考慮。這樣會造成設(shè)計(jì)浪費(fèi)的情況。

3.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在建筑建構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極參與設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)的建筑結(jié)構(gòu)施工中不僅僅是降低工程的造價(jià)，而且還能夠改變建筑的適用性能。所以，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以參照模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法來進(jìn)行。但現(xiàn)在很多早期的程序設(shè)計(jì)者們在建筑階段不參與到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去，這對于建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果有著直接的影響，甚至?xí)黾幽承┏绦虻脑O(shè)計(jì)難度，使建筑總投資的成本增加了。因此不同的建筑類型選擇的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案也是不一樣，為了確保優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法的合理性，設(shè)計(jì)人員必須在程序開始時(shí)就要參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這樣才可以獲得一個好的開端。

3.2優(yōu)化設(shè)計(jì)對實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)問題的處理

由于在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)中固然會存在諸多的問題，因此要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)就要進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)調(diào)整，如果使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的手法不當(dāng)，那么就會破壞建筑結(jié)構(gòu)，從而影響到建筑物的整體穩(wěn)定性和安全性。一些意想不到的事故也常常會出現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，所以需要有效及時(shí)的進(jìn)行解決。對存在于優(yōu)化設(shè)計(jì)中的安全隱患，要制定切實(shí)可行的預(yù)防措施，有效控制對建筑物造成的破壞力度。

3.3 積極配合協(xié)調(diào)好各單位的工作

要將優(yōu)秀的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)的話，施工單位必須要與各種單位例如建設(shè)單位、機(jī)電安裝等的管理單位做好相互協(xié)調(diào)的工，并一起探討建筑優(yōu)化的措施和方案，使施工工作得到順利進(jìn)行。因此，施工人員要服從單位領(lǐng)導(dǎo)的安排，履行好自身的職責(zé)；設(shè)計(jì)人員要參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及和施工的全過程，這樣只樣優(yōu)化的方案才能得到更大的收益。

4.總結(jié)語

作為建筑企業(yè)在進(jìn)行建筑施工中，其主要的目的就是在節(jié)省資源的同時(shí)獲取最大化的經(jīng)濟(jì)效益。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)通過靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的技術(shù)，幫助建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)這個目的。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，了提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性，企業(yè)應(yīng)該采取合適合理的方法來優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

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