丁博（九源（北京）國際建筑顧問有限公司　寧夏銀川　750001）

試述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

丁博
（九源（北京）國際建筑顧問有限公司寧夏銀川750001）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程建設(shè)的重要組成部分，不僅影響著建筑的使用功能，更在很大程度上決定著建筑物的美觀性。隨著社會的不斷進步和發(fā)展，人們已經(jīng)不再僅僅滿足于基本功能的需要，更多的開始注重舒適、安全、美觀等多項要素。為了滿足社會需要，促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展，我們就要對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行分析，通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法來提升我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。本文就將主要以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用為立足點，對其進行簡要的介紹和分析。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

近年來在經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，建筑行業(yè)也散發(fā)出了勃勃生機，國內(nèi)建筑市場的競爭力逐漸增強。在激烈的市場競爭下，為了能夠占得先機，獲得良好的口碑，滿足業(yè)主的需要，很多企業(yè)紛紛開始加大對建筑結(jié)構(gòu)的分析和研究。這是由于在房屋建筑的建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)所耗費的資金所占比重較高，通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化不僅能夠確保房屋工程的質(zhì)量安全，更能減少資金投入，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不僅具有較強的經(jīng)濟性，更能滿足建筑物的美觀需求，確保房屋建設(shè)的安全、合理、美觀。

1　結(jié)構(gòu)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用

從我國建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢上來看，高層建筑和超高層建筑將會成為我國房屋建筑未來的主流方向。在這樣的環(huán)境下，如何在減少自己投入的基礎(chǔ)上，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠符合當代需要成為了業(yè)界人士需要面對的問題。通常情況下，要想對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，設(shè)計人員就要在保證建筑質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上對設(shè)計方案進行深入分析，采用先進的設(shè)計理念和技術(shù)手段，對工程的造價進行合理控制。相關(guān)的調(diào)查統(tǒng)計顯示，房屋結(jié)構(gòu)在經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計處理后，其建設(shè)成本能夠相對減少10～20%，在經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的處理后，能夠更加合理地應(yīng)用建筑材料，充分發(fā)揮出材料的性能，保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件的協(xié)調(diào)。然而在現(xiàn)實的設(shè)計優(yōu)化過程中，由于受到種種客觀因素的限制，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在應(yīng)用過程中存在很多障礙，嚴重影響到了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用。

2　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的步驟

2.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案和優(yōu)化設(shè)計模型是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的兩個重要組成部分。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就是在眾多的變量中選出重要的參數(shù)，針對這些參數(shù)進行函數(shù)模型的建立，從而計算出最優(yōu)解。通常來說，模型的建立總共分為兩個部分：①選擇較為合理的設(shè)計變量，這對模型的構(gòu)建有著至關(guān)重要的作用，同時變量設(shè)計也會影響到參數(shù)的選擇，合理的計算變量能夠有效地減少計算編程的工作量；②確定目標函數(shù)，目標函數(shù)的確定要先找出能夠滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解，然后對約束條件進行確定，約束條件包括尺寸、強度、彈塑性以及應(yīng)力等方面。在進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時候，要保證這些約束條件都在規(guī)定的范圍中，滿足設(shè)計所需的要求。

2.2設(shè)定優(yōu)化設(shè)計計算方案

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，很多約束條件和變量參數(shù)都會對優(yōu)化過程產(chǎn)生影響。所以在進行計算的時候應(yīng)該把所有的約束條件都轉(zhuǎn)化成非約束條件，確保優(yōu)化過程順利完成，同時，要全面地考慮到變量的因素，運用科學(xué)合理的計算方法進行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作。

2.3程序設(shè)計

程序設(shè)計就是在設(shè)計優(yōu)化計算好方案的基礎(chǔ)上，進行程序的編寫，將程序?qū)胗嬎銠C中，在后期的計算過程中只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)中，通過計算機計算就夠更加直觀的得出結(jié)果。

2.4結(jié)果分析

結(jié)果分析是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要一步，對計算機結(jié)算出來的數(shù)據(jù)要進行詳細的分析，才能夠根據(jù)數(shù)據(jù)給出的信息確定優(yōu)化設(shè)計的最佳方案。在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的時候，要全方面地考慮到各種阻礙因素，最大程度地保證建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作的完成。對于建筑工程來說，會耗費較多的財力物力和人力，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最終目的就是要將這些這些指標降到最低，同時保證建筑質(zhì)量的可靠性。所以，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，通常要注意以下幾個問題：①要在建筑的經(jīng)濟和技術(shù)之間找到一個平衡點，把這兩者的矛盾降到最低，在高技術(shù)的情況下，不必花費更多的資金。②要充分理解技術(shù)所帶來的經(jīng)濟效益，要認識到由于技術(shù)的改進減少了不必要的經(jīng)濟消耗量，所以，要大力應(yīng)用技術(shù)手段。

3　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

3.1整體優(yōu)化和局部優(yōu)化

從整體性的特點上來看，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計包含了設(shè)計體系、結(jié)構(gòu)體系和安裝設(shè)計體系等相關(guān)內(nèi)容，每個體系下面又包括了若干下屬體系。在進行房屋建筑的設(shè)計時，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)當對各個下屬系統(tǒng)和體系進行優(yōu)化，促使各個布局間的橫向關(guān)聯(lián)沖破，保證各環(huán)節(jié)之間能夠協(xié)調(diào)搭配。而從復(fù)雜性的特點上來分析，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是由原料選取、零部件選取以及結(jié)構(gòu)類型選取等內(nèi)容構(gòu)成。這就在一定程度上體現(xiàn)了，要想使房屋建筑的結(jié)構(gòu)得到最優(yōu)化設(shè)計就要從整體的角度出發(fā)，注重整體優(yōu)化和局部優(yōu)化之間的關(guān)系處理。

3.2壽命優(yōu)化和分段優(yōu)化

任何工程項目在限定的使用期限內(nèi)，所有環(huán)節(jié)都有多種設(shè)計方案可供選擇，即各個階段都可以進行優(yōu)化完善。為此，房屋設(shè)計人員應(yīng)當根據(jù)各個階段的特點和性質(zhì)不同來進行優(yōu)化方法的選擇和確定，促進整體工程壽命優(yōu)化，延長建筑的使用時間，強化工程質(zhì)量，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.3上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有重要的作用和影響，一般來說要想對剪力墻結(jié)構(gòu)的房屋建筑上部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，就先要合理布設(shè)剪力墻，確保剪力墻質(zhì)量均勻，促使對稱樓層的平面剛度中心點與樓層的結(jié)構(gòu)重心相重合，以此來削弱地震和風力等外力的扭轉(zhuǎn)影響。在條件允許的情況下，我們還要盡量應(yīng)用大開間的剪力墻構(gòu)造，增加剪力墻的墻肢長，這樣不僅可以縮減墻肢的數(shù)量，還能夠在一定程度上減少混凝土的使用量。值得注意的是，如果房屋建筑所在區(qū)域的地質(zhì)條件較差，并且建筑對于抗震性能具有較高的要求，在這種情況下我們就應(yīng)當避免采用大開間的剪力墻構(gòu)造。

3.4結(jié)構(gòu)同建筑的協(xié)調(diào)優(yōu)化

此外，我們在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中，還應(yīng)當盡量保證建筑結(jié)構(gòu)能夠與整體平面配合緊密，最大限度上實現(xiàn)造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的目的。在布設(shè)建筑柱及墻的時候，應(yīng)當盡量同房屋建筑平面的功能需求保持一致，確保所有房間進深、開間的統(tǒng)一。建筑系統(tǒng)也要盡量簡潔，墻與柱不能夠出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，每層高度與截面面積都要保持一致。在進行樓梯和電梯的設(shè)計過程中，對于其應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角區(qū)域，應(yīng)當選擇高強度的承重構(gòu)件，以此來降低自重，如果不是承重的構(gòu)件則可以選擇質(zhì)量較輕的建材。

4　結(jié)束語

結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑最重要的組成部分之一，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞往往會影響到建筑的整體建設(shè)質(zhì)量，決定著其功能性的發(fā)揮，為此在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時一定要保證設(shè)計水準，對建筑結(jié)構(gòu)進行不斷優(yōu)化和完善。另外，隨著時代的發(fā)展，建筑的數(shù)量和規(guī)模將會發(fā)生很大改變，結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化方法也將得到相應(yīng)完善。為此，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)當在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程中做到與時俱進，不斷增加自己的知識面，堅持理論與實際相結(jié)合的原則，不斷提高自己的水平，這樣才能促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的健康發(fā)展，如果設(shè)計人員能夠加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，完善優(yōu)化手段和方法，那么我國的建筑業(yè)就能蓬勃發(fā)展，我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平也將得到加大提升。

[1]鄭智垚，樂肖軍.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（04）.

[2]曲浩.淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013（08）.

[3]陳俊.淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013（02）.

[4]閆超合.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技風，2014（03）.

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