【摘 要】 一個建筑要達(dá)到精美的效果，設(shè)計師需要把其美觀設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計緊密結(jié)合起來。在建筑設(shè)計中，要采取適用、經(jīng)濟(jì)、安全、便于施工和美觀這五種效果措施。建筑設(shè)計中，應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法可以滿足這一要求，保證建筑美觀、造型優(yōu)美，同時又能夠便于房屋的施工，使房屋安全、經(jīng)濟(jì)、適用。在進(jìn)行建筑設(shè)計的實踐過程中，應(yīng)加強實踐探索，降低經(jīng)濟(jì)成本，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化，從而在保證經(jīng)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和達(dá)到美觀要求的情況下合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化；建筑設(shè)計應(yīng)用

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，實際上指的是結(jié)構(gòu)分析，其過程大致是假設(shè)-分析-校核-重新設(shè)計。重新設(shè)計的目的也是要選擇一個合理的方案，但它只屬分析的范疇；且只能憑設(shè)計者的經(jīng)驗作很少幾次重復(fù)以通過“校核”為滿足。結(jié)構(gòu)優(yōu)化指的是結(jié)構(gòu)綜合，其過程大致可歸納為：假定-分析-搜索-最優(yōu)設(shè)計四個階段。其中的搜索過程是修改并優(yōu)化的過程。它首先判斷設(shè)計方案是否達(dá)到最優(yōu)（包括滿足各種給定的條件），如若不是，則按某種規(guī)則進(jìn)行修改，以求逐步達(dá)到預(yù)定的最優(yōu)指標(biāo)。[7]

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的理論基礎(chǔ)

在工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要認(rèn)真考慮的問題有很多，最終要實現(xiàn)的目的是需要在設(shè)計對象基本適用功能和安全可靠性有一定保障的基礎(chǔ)上，更好地設(shè)計設(shè)計對象，使其達(dá)到最佳效果。在此基礎(chǔ)上，工程和結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的問題就必須要引起重視。

從建筑理論上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法可以得知，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法主要體現(xiàn)在兩個方面，其一是房屋工程部分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，其二是房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計。后者的優(yōu)化設(shè)計包括：屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。穿插其中的，還包含選型、布置、受力分析、造價分析等項目，在實施過程中，應(yīng)遵循一定的原則，結(jié)合具體工程的實際情況，從實際出發(fā)，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

在設(shè)計安全被保證的情況下，建筑師應(yīng)開拓創(chuàng)新，挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，建筑師的設(shè)計意圖應(yīng)能夠得到基本滿足，應(yīng)設(shè)置盡量符合規(guī)則的平面布局，使其對稱；同時縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異，使建筑物在水平荷載作用下不致于產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在豎直方向的布置上，應(yīng)確保在滿足功能要求的情況下，盡最大可能貫通豎向的承重構(gòu)件；為使結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計上的難度不致于太大，減少不必要的經(jīng)濟(jì)浪費，使應(yīng)力分散，轉(zhuǎn)化層應(yīng)盡可能少地使用；豎直方向的剛度要漸變，而不要突變，如若不然，在水平荷載作用下，突變處會產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這是非常不利于結(jié)構(gòu)抵抗水平動力荷載的。

二、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)在實踐中的應(yīng)用

在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案設(shè)計好以后，就可以在實踐中融入這種理論方法。當(dāng)前，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化屬于一個較為普遍的課題，在能夠充分利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法而且其適用性能不出現(xiàn)改變的基礎(chǔ)上，使工程造價目的得以實現(xiàn)，在實踐中充分地運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，對于我國建筑工程設(shè)計人員而言，是很有必要的，也是很重要的。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計在項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計、舊房改造以及抗震設(shè)計等環(huán)節(jié)中，能夠產(chǎn)生巨大的效益。在結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法以及模型的基礎(chǔ)進(jìn)行實踐，一定要注意一下三方面的問題：在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作中積極參與，優(yōu)化概念設(shè)計和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，對下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。下面就針對這三方面開展進(jìn)一步的分析和討論：

1.在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作中積極參與

由于前期方案的確定與建筑的總投資之間有著直接的關(guān)系，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不參與其中，建筑師在實施建筑設(shè)計的時候，通常情況下都不對結(jié)構(gòu)的合理性以及其可行性進(jìn)行充分地考慮和分析，但是建筑設(shè)計的結(jié)果對于結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，能夠產(chǎn)生直接影響，有一些方案可能會使結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度有所增加，在此基礎(chǔ)上會使建筑的總投資得以提升。若是在方案初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能夠參與到其中，那么我們就能夠依據(jù)不同的建筑類別，將合理的結(jié)構(gòu)形式和合理的設(shè)計方案選擇出來，從而有一個好的開始。

2.優(yōu)化概念設(shè)計和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對那些沒有具體數(shù)值量化的情況，概念設(shè)計是最佳的選擇，例如，地震防烈度的設(shè)置，由于它具有一定的不確定性，計算式與現(xiàn)實之間難免會存在一定的差距，在設(shè)計過程中，概念設(shè)計的方法是比較適用的，將數(shù)值作為輔助參考資料。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要能夠?qū)Y(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法靈活充分地運用，從而達(dá)到最佳效果。

3.對下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

在地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，合適方案的選擇是很重要的，若是樁基礎(chǔ)，那么就需要與現(xiàn)場地質(zhì)條件相結(jié)合，將樁基類型合理地選擇出來，使造價得到最大程度地節(jié)省。樁端持力層會對灌注樁樁長的選擇產(chǎn)生一定的影響，在這種情況下，應(yīng)該多比較，最終確定最佳方案。

例如：某中學(xué)藝體館，三層22m跨大梁采用后張有粘接預(yù)應(yīng)力新技術(shù)，解決了跨度大、荷載大的問題；梁截面400*1500mm，選用后張有粘接部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁，預(yù)應(yīng)力鋼筋

3-7∮5，利用荷載平衡法平衡恒載+1/4活載，以保證在無荷載時不至于反拱過大。

三、結(jié)論

對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)方法進(jìn)行充分有效地利用，可以使有限的空間、有限的資源得到一定程度的提升，從而使其的效果得到最大化的發(fā)揮，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)化、實用性以及適用性的目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。在這種情況下，建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求實現(xiàn)了不斷提升，從而使人，們對居住條件以及生活環(huán)境的要求得以實現(xiàn)，與此同時，建筑商滿足顧客需求的手段也實現(xiàn)不斷更新的目的，最終使建筑工程造價成本的目標(biāo)得到有效地降低。

參考文獻(xiàn)

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[7] 百度百科.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計