建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用

張建利

[摘要]隨著人民生活水平的提高，人們對于物質(zhì)享受水平也有較高的要求，而在建筑界當(dāng)中，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也是不可避免的趨勢。當(dāng)今社會對于建筑結(jié)構(gòu)的要求已經(jīng)不滿足于過去的“遮風(fēng)避雨”，更加要求建筑的安全性，舒適性，美觀性，節(jié)能性，環(huán)保性。本文著重討論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在生活中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]建筑設(shè)計;建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化;方法應(yīng)用

文章編號：2095-4085（2019）03-0041-01

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

建筑架構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能最合理地利用建筑的材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是實現(xiàn)建筑設(shè)計最終目標(biāo)一適用、安全和經(jīng)濟(jì)性的最有效途徑。根據(jù)實際情況的要求，通過科學(xué)、合理和有效的優(yōu)化設(shè)計來構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，在滿足安全性的前提下，減少資金投入控制建筑成本，延長建筑的使用年限，減少建筑材料的二次污染。既符合國家的可持續(xù)發(fā)展理念，也貼合人們當(dāng)前的綠色環(huán)保理念。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法

2.1優(yōu)化設(shè)計概念

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是指在特定的約束條件下，按某種目標(biāo)，如剛度最大，成本最優(yōu)控制，重量較輕等，找出最優(yōu)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，是實現(xiàn)建筑基本功能與建筑投資成本的主要手段。

首先要對建筑設(shè)計概念進(jìn)行優(yōu)化，在進(jìn)行概念設(shè)計時，最合適的方法是人工與計算機(jī)結(jié)合2），將人工與計算機(jī)有機(jī)結(jié)合，才能做出最優(yōu)建筑設(shè)計。在對建筑材料進(jìn)行優(yōu)化挑選時，最優(yōu)選是通過人工對材料性能進(jìn)行相關(guān)分析處理;對于設(shè)定建筑的相關(guān)參數(shù)時，比如建筑比例模型，體積耗材，色彩搭配等，運用計算機(jī)處理數(shù)據(jù)能極大地減少人力浪費，并且可以保證數(shù)據(jù)的精確性，以后再對概念進(jìn)行修改時，通過計算機(jī)也非常的方便快捷。

2.2優(yōu)化建筑設(shè)計模型

其次是對建筑的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化，在保證建筑材料性能安全可靠的前提下，挑選合適的設(shè)計變量，保持變動條件比較小的預(yù)定變量，再以減少資金投入控制建筑成本為目標(biāo)，建立以建筑尺寸和有關(guān)數(shù)據(jù)所代表的的目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合房屋的尺寸要求，承力大小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，變形程度，仔細(xì)考慮結(jié)構(gòu)的許多限制因素，以實現(xiàn)最好房屋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，符合客戶要求。

2.3宏觀與局部

完成以上宏觀優(yōu)化后，應(yīng)對建筑細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。對建筑局部整體和部分進(jìn)行優(yōu)化，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有層次性特點，因此設(shè)計人員在設(shè)計建筑時一定要對建筑安裝體系予以重視，設(shè)計整個建筑體系時，會從中延伸出許多其他相關(guān)體系，首先從整個建筑安裝體系入手，優(yōu)化衍生體系，打破體系之間的橫向關(guān)聯(lián)性，使疊加工程呈現(xiàn)出完美的效果，從建筑物的源頭進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)是由很多部分以及細(xì)節(jié)構(gòu)成的整體，因此要對每個小部分進(jìn)行優(yōu)化，協(xié)調(diào)好小部分與整體間的關(guān)系。充分認(rèn)識整體優(yōu)化的必要性及優(yōu)點，從宏觀到細(xì)節(jié)，完整把控設(shè)計節(jié)奏。

2.4階段性優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)該具有一定的階段性，根據(jù)實際情況參考施工進(jìn)程，由此確定優(yōu)化方案。其中混凝土澆筑施工的進(jìn)程會影響整個工期的進(jìn)度，因此優(yōu)化施工設(shè)計方法非常有必要。

2.5優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工作。因為一個建構(gòu)筑物本身就是一個從上到下的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。選擇合理的、規(guī)則的平立面方案，是一個成功的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的開始。越是復(fù)雜的建筑造型，越增加結(jié)構(gòu)抵抗地震的建筑成本。選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，對造價影響較大，如剪力墻含鋼量比普通短肢剪力墻低。通過選擇合理的基礎(chǔ)形式，能實現(xiàn)降低基礎(chǔ)造價和增加，上部結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。不同的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點各不相同，例如，剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻中所占上部結(jié)構(gòu)鋼筋量在60%左右，剪力墻是這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點;框架結(jié)構(gòu)中梁的鋼筋用量在整體結(jié)構(gòu)中占比較大，故框架結(jié)構(gòu)上部優(yōu)化的重點在梁的優(yōu)化上。

2.6優(yōu)化輔助性建筑設(shè)計

在優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)里的排水系統(tǒng)時，需要考慮的更加長遠(yuǎn)，延長排水系統(tǒng)的工作時間以及使用壽命，對水管尺寸和管道孔洞的預(yù)留以及預(yù)埋件都要做到精確。

安全是電氣設(shè)計需要最先考慮的問題，電氣設(shè)計優(yōu)化主要是針對老化或者復(fù)雜的線路進(jìn)行處理，防止線路與墻體發(fā)生摩擦，一旦發(fā)生漏電問題，那么便是設(shè)計發(fā)生了缺陷，要保證管道的始終暢通狀態(tài)，對輸水管道和氣體管道選用不同的處理方法，給氣體管道的預(yù)留口設(shè)計一個合理安全方便的位置。

3結(jié)語

建筑是人類生活的載體，在生活中占據(jù)著非常重要的地位，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化非常有必要。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計后的建筑，安全性，美觀性，舒適性都有大幅提升，在傳統(tǒng)中建筑，美觀性往往不被人們重視，其實美觀性意義非凡，對于推動社會審美和發(fā)展建筑藝術(shù)都有重大意義。優(yōu)化的建筑結(jié)構(gòu)還會節(jié)省社會資源，由更小的空間容納更多的人和物資。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是順應(yīng)時代發(fā)展潮流的必定選擇，在優(yōu)化過程中，要使用科學(xué)的優(yōu)化應(yīng)用方法。運用實際有效的方法設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)，對于缺陷建筑設(shè)計及時修改處理回收，完善建筑體系，提高建筑優(yōu)化性能，提升建筑設(shè)計體驗。

參考文獻(xiàn)：

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