【摘 要】隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)想要在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)展，必須做好最基本的工作，那就是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅能夠影響到建筑建設(shè)的選材、工藝流程等，還能夠影響到整個(gè)工程的工程造價(jià)，所以建筑結(jié)構(gòu)的方案優(yōu)化設(shè)計(jì)作用是巨大的。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化 方法 設(shè)計(jì)

建筑行業(yè)想要在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)展，則必須進(jìn)行一系列的工作措施來(lái)增加自己的優(yōu)勢(shì)，既要保證建筑工程的工程質(zhì)量，同時(shí)也要整體的降低建筑工程的工程造價(jià)，所以在此建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就成為了建筑行業(yè)的必須的工作流程。

1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法

隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展完善，人們的日常需求則在進(jìn)行的不斷的變化當(dāng)中，由以往的物質(zhì)追求轉(zhuǎn)移到了目前的精神追求上，人們對(duì)建筑的要求也逐漸向著安全性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性、合理性方向不斷發(fā)展，所以在此建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常重要的。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是以原來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，引入新的工程材料，引入新的工藝流程，對(duì)局部設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，使之更加合理，在建筑工程質(zhì)量得到保障的基礎(chǔ)上，滿足節(jié)約材料，降低工程造價(jià)的目的。

1.1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)模型

建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要從建筑過程中各種變量參數(shù)中選擇出重要的參數(shù)，此時(shí)就要相應(yīng)的建立起相應(yīng)的函數(shù)模型，然后利用先進(jìn)、科學(xué)的計(jì)算方法分析計(jì)算出函數(shù)模型的最優(yōu)解，選擇最優(yōu)參數(shù)。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立基本上要滿足一下步驟：

（1）合理的選擇出參數(shù)，也就是設(shè)計(jì)變量。由于在建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，各種設(shè)計(jì)變量的選擇與設(shè)計(jì)要求有著直接的關(guān)系，所以在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，可以將所選擇的設(shè)計(jì)變量按照其本身的性質(zhì)以及重要性進(jìn)行相應(yīng)的分類，將其中一些基本不發(fā)生變化的設(shè)計(jì)變量定位預(yù)訂參數(shù)，這樣就可以大大的減少建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作的工作量。

（2）選擇正確的目標(biāo)函數(shù)。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作中，要考慮多種優(yōu)化環(huán)節(jié)中的約束因素，比如應(yīng)力約束因素、裂縫寬度約束因素、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束因素、尺寸約束因素以及正常狀態(tài)和極限狀態(tài)下的彈塑性約束因素等，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作中，一定要保證各種約束因素都能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)科學(xué)、先進(jìn)的計(jì)算方法分析計(jì)算出最優(yōu)解，此時(shí)則可以相應(yīng)的確定出約束條件。

1.2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方案

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)總體上講是屬于非線性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中要選擇到各種變量參數(shù)以及多種約束條件，而要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作則必須將優(yōu)化環(huán)節(jié)總的約束條件充當(dāng)為無(wú)約束條件才能夠進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算時(shí)，會(huì)運(yùn)用到一些科學(xué)、先進(jìn)的計(jì)算方法，包括拉式乘子法、復(fù)合型法和POWELL法等計(jì)算方法，計(jì)算方案計(jì)算完成后，才可以進(jìn)行相應(yīng)的編程運(yùn)算，這樣就可以得到優(yōu)化設(shè)計(jì)的最終結(jié)構(gòu)。

2建筑結(jié)構(gòu)中需要優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要部分

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，建筑材料的合理選擇直接關(guān)系到此建筑工程的工程造價(jià)，其中基礎(chǔ)類型的選用、開間的正確選擇、建筑高層與建筑層數(shù)的選擇和建筑結(jié)構(gòu)形式的確定等環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響最大，根據(jù)以往的數(shù)據(jù)分析，科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案可以使得整個(gè)工程的工程造價(jià)能夠節(jié)省將近百分之十。建筑結(jié)構(gòu)的主要組成部分包括建筑基礎(chǔ)、柱、墻體、樓板、梁、屋面板等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的工程在整個(gè)工程中的工程造價(jià)的所占比例是不同的，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響比例也是不相同的，所以在此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)要合理的選擇建筑結(jié)構(gòu)。

2.1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程完成的工作時(shí)間大概占總工期的百分之二十五，同時(shí)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)也會(huì)相應(yīng)的占工程項(xiàng)目總工程造價(jià)的百分之十到百分之二十之間，所以說(shuō)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)相對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是非常重要的。在此要明白，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)與工程地點(diǎn)的地質(zhì)條件是有直接關(guān)系的，所以在此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一定要提前對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)勘探，得到精準(zhǔn)的地質(zhì)勘探報(bào)告，然后根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告合理的選擇基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式，合理選擇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的截面積以及基礎(chǔ)的埋深，相應(yīng)的就能夠減少基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程的工程造價(jià)。

2.2柱網(wǎng)布局以及柱子截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)中，柱網(wǎng)布局與柱子的開間和跨度有著直接的關(guān)系，合理的柱網(wǎng)尺寸一般都是選擇6m到12m之間，柱距的選擇較小小則傳力路線就會(huì)相應(yīng)的較短，上部結(jié)構(gòu)的材料就能夠相應(yīng)的減少，但是總體上基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用就會(huì)增高，所以柱網(wǎng)布局的合理性，直接影響到工程項(xiàng)目的工程造價(jià)。此外，柱子的截面的現(xiàn)狀以及大小對(duì)工程造價(jià)的影響也是巨大的，所以在此柱網(wǎng)布局的合理性、柱子截面選擇的合理性直接影響到工程項(xiàng)目的工程造價(jià)。

2.3梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑在進(jìn)行梁結(jié)構(gòu)的選擇時(shí)，以往一般都是選擇矩形截梁當(dāng)作受彎梁的，但是這種結(jié)構(gòu)材料的選擇使材料沒有得到有效的利用。在梁結(jié)構(gòu)中，中和軸附近的材料的應(yīng)力都比較低，然而梁彎矩會(huì)受到梁長(zhǎng)度的直接影響，要提高材料的利用率，則可以在梁結(jié)構(gòu)的選擇時(shí)選擇平面桁架形式，這種形式的梁相當(dāng)于掏空梁，就會(huì)相應(yīng)的節(jié)省了大量的材料，減輕自身的重量的同時(shí)也使材料得到了有效的利用，大大的降低了梁結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)。

2.4構(gòu)件尺寸及配筋計(jì)算的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在建筑工程中，建筑構(gòu)件的尺寸也可以說(shuō)是配筋的大小，需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，同時(shí)也需要不斷的重復(fù)調(diào)整才能夠確定出最合理的結(jié)構(gòu)尺寸，這樣才能夠在建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的固定負(fù)載常數(shù)下做到最經(jīng)濟(jì)、最優(yōu)化的計(jì)算結(jié)果。一般計(jì)算的結(jié)果要滿足以下指標(biāo)：

（1）建筑構(gòu)件尺寸及配筋的計(jì)算結(jié)果，在經(jīng)過調(diào)整后必須要保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

（2）滿足上述條件，配筋量的選擇一定要控制在結(jié)構(gòu)計(jì)算尺寸及配筋的范圍內(nèi)，這樣才能夠保證構(gòu)件內(nèi)的鋼筋量的受力達(dá)到應(yīng)該有的受力作用，同時(shí)也能夠做到材料的高效利用。通過以往的工程優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析，通過配筋計(jì)算合理的控制材料的應(yīng)用，能夠使鋼筋量的使用節(jié)省百分之十到百分之二十之間等。

3結(jié)束語(yǔ)

在工程建設(shè)過程中，科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠使建筑材料得到最有效的利用、建筑結(jié)構(gòu)得到最有效的設(shè)計(jì)，同時(shí)也能夠有效的降低工程項(xiàng)目的工程造價(jià)，使得建筑企業(yè)得到最高的效益，這是建筑行業(yè)在市場(chǎng)環(huán)境中發(fā)展的需求，同時(shí)也是可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保背景下的基本要求。

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