【摘要】人們現(xiàn)在對建筑質(zhì)量以及結(jié)構的要求越高，而在建筑結(jié)構設計卻逐漸走向商品化，從而使得投資方獲得更大的利潤，這就需在設計結(jié)構時，滿足消費者對房屋結(jié)構安全性的要求，同時找到良好的優(yōu)化設計方法。通過優(yōu)化設計的方法一方面減少建筑中所使用的材料成本，另一方面還可以降低建筑的造價。因此，本文從房屋結(jié)構的設計方面找到建筑結(jié)構優(yōu)化的方法，然后詳細闡述優(yōu)化設計的具體實施步驟。

【關鍵詞】房屋結(jié)構設計；建筑結(jié)構；設計；優(yōu)化

由于近年來建筑市場一直處于人們關注的焦點，尤其是城市中，受到土地的限制而導致建筑市場不斷提升價格，然而作為開發(fā)商則需要盡力減少成本，從而獲取最大的利益。但是人們對居住環(huán)境的要求卻是越來越高，因此，這就需要開發(fā)商找到良好的方式優(yōu)化建筑設計，從而能夠有效減低建筑的成本，同時也能夠滿足消費者的對房屋結(jié)構的要求。本文重點分析房屋結(jié)構的設計過程中在具體的優(yōu)化方法以及具體的實施策略，期待能夠?qū)︻愃平ㄔO工作帶來一定的參考資料。

1、分析優(yōu)化房屋結(jié)構設計中的建筑結(jié)構含義

其含義主要包括如下三個方面的內(nèi)容：第一個方面是優(yōu)化結(jié)構設計中的數(shù)學模型，因為在優(yōu)化建筑設計過程中，需要運用數(shù)學建模的幫助設計者找到良好的設計方案，其中最重要的是可以通過數(shù)學建模的方式展示出設計者的設計理念[1]，從而更好地使得人們能夠理解結(jié)構設計的具體情況。因此，建筑結(jié)構設計的優(yōu)化設計需要通過科學和合理的數(shù)學模型來展示結(jié)構設計形式，同時通過數(shù)學建模的方式還能夠找到其中所存在的缺點，從而便于設計者能夠進一步優(yōu)化設計。第二個方面在充分保證建設的安全和質(zhì)量[2]，在一般情況下，優(yōu)化建筑結(jié)構最終的目的在于最大限度發(fā)揮房屋的功能，從而為人們居住帶來積極幫助。因此，這就需要從人們居住的角度出發(fā)，找到其中的優(yōu)化設計的方法。例如房屋設計方面的質(zhì)量以及美觀化，都是人們比較關注的項目，設計者就可以從這個角度找到優(yōu)化設計的突破口，盡量地減小質(zhì)量與剛度中心之間的差異性，從而充分地保證結(jié)構能夠在水平荷載下難以發(fā)生扭轉(zhuǎn)的效應[3]。第三個方面在數(shù)學算法在其中的優(yōu)化，這可以在第一步的基礎上找到優(yōu)化方法，而在這個步驟中就可以為設計者找到科學的數(shù)學算法，從而使得結(jié)構設計能夠獲得最優(yōu)化。

2、優(yōu)化房屋結(jié)構設計中的建筑結(jié)構方法分析

因為建筑結(jié)構中各個系統(tǒng)之間具有十分的關系，而在優(yōu)化設計的過程中則需要重視其中各個不同變量之間的關系，所以，這就可以需要設計者是設計過程中借助于函數(shù)的模型進行分析[4]，同時也能夠找到其中設計的科學化模型。此外，不同的變量之間還可以通過一定的參數(shù)表達，從而找到優(yōu)化設計的具體方法。下下文主要分析建立模型的步驟。

2.1根據(jù)房屋情況而確立設計中的變量參數(shù)

在建立優(yōu)化結(jié)構設計的模型工作中變量選擇十分重要，它對優(yōu)化設計的最終方案具有十分重要參考的價值，因此，在建立模型過程中設計者需要掌握其中變量的情況，并對其中的參數(shù)實施篩選，從而找到結(jié)構設計中較大的影響的部分，并把其中變化較小的參數(shù)置于次要位置[5]，然后再充分考慮參數(shù)中的主要指標，一方面可以幫助設計者結(jié)構設計方面的壓力，另一方面也對房屋計算所需要的工程量帶來積極幫助。

2.2針對房屋情況而確定目標函數(shù)

這一步驟主要針對結(jié)構設計過程中所確定的各項參數(shù)進行屬性歸納，這就需要設計者把建筑結(jié)構中所產(chǎn)生較小影響的參數(shù)找出來，并將它們歸為預定參數(shù)，這就可以有效減少函數(shù)模型中計算量[6]。當目標函數(shù)確立之后，則需要進一步根據(jù)相關的函數(shù)而找出最優(yōu)解，最后就可以在房屋結(jié)構設計方面優(yōu)化應力約束、裂縫寬度的約束以及結(jié)構強度方面的約束。

2.3分析優(yōu)化設計的衡量條件

根據(jù)房屋結(jié)構的實際設計情況分析，在優(yōu)化結(jié)構設計方面不僅需要掌握結(jié)構設計的方案，而且還需要把其中所涉及的多個變量以及約束條件充分掌握。例如對房屋結(jié)構的尺寸控制方面，要掌握好房屋的框架的穩(wěn)定性，并分析房屋結(jié)構最大的受力限度以及變形結(jié)構的可塑性性等[7]。因此，房屋結(jié)構的設計者就需要根據(jù)建設過程中的各個不同規(guī)條而將施工中約束條件以及目標確定好，同時對其中的各種條件做好相關的規(guī)定，進而能夠有效實現(xiàn)房屋的優(yōu)化設計。此外，在優(yōu)化設計過程中還需要做到化繁為簡，把各項約束條件充分地轉(zhuǎn)換為有效的成約束條件并計算，其中常用的計算方法有Powell法以及符合型法等。

3、結(jié)合工程實例分析優(yōu)化結(jié)構設計的實施情況

某地區(qū)的房屋建設工程是一棟五層的寫字樓，其總的占地面積是6376 平方米，房屋的長度大約是56m，而寬度大約是16m，而房間的開間大約是4.8m，寫字樓中走廊的寬度大約是2.4m，而層高在3.6左右。在實際建設過程中，運用的是粉細砂層作為基礎的持力層，而凍土的深度大約是1.02m，工程的地下水位約4 m的深埋，在建設過程中擁有抗震、防裂是8°。根據(jù)此工程情況而分析優(yōu)化結(jié)構設計的實施情況。

在優(yōu)化設計方面需要建立模型，然后根據(jù)模型情況而分析和采用具體的優(yōu)化設計的方法。因此，根據(jù)上述的工程情況可以從以下三個步驟進行優(yōu)化結(jié)構設計：第一個步驟是選擇和確定結(jié)構設計中的變量，一般情況下，設計變量的選擇可以把建筑設計中有較大影響因素部分作為參數(shù)，如工程的地下水位、工程的地下水位房屋長、寬等，而把建筑設計中較小的影響因素則選為預定參數(shù)，如抗震、防裂情況，這能夠有效降低設計者的工作量；第二步驟是確定設計的目標函數(shù)；第三是模型的約束條件，主要包括的內(nèi)容有：結(jié)構的強度約束情況、應力的約束情況、變形、裂縫以及彈性的約束情況等，然后就是計算方法，一般優(yōu)化設計的計算方法可以運用拉式乘法或者是Powell法，這就有效幫助結(jié)構設計者找到良好的優(yōu)化處理方式。通過以上三步步驟就可以找到優(yōu)化模型具體的求解情況，而且在其中發(fā)現(xiàn)存在不合理的方案，則可以及時提出并修改，從而充分地保障了房屋結(jié)構優(yōu)化設計之后能夠得到安全、適用以及經(jīng)濟的效果。（下轉(zhuǎn)68頁）

（上接66頁）

結(jié)語：

上文分析建筑的結(jié)構設計工作中通過合理設計房屋的結(jié)構，不僅能夠滿足消費者對房屋安全、美觀以及實用性的要求，而且還需要進一步提升建筑結(jié)構的經(jīng)濟性，這才能夠保證開發(fā)商能夠獲得良好的收益。此外，建筑結(jié)構的設計還需要提升結(jié)構的抗震性能、內(nèi)力傳遞、承載能力、剛度以及側(cè)移能力，從而使得建筑結(jié)構具有良好質(zhì)量保障。本文中所提出優(yōu)化結(jié)構設計的方法，通過實踐證明人們對此優(yōu)化結(jié)構十分滿意，此優(yōu)化方式可以在今后的工作中運用，希望本文中的相關資料能夠?qū)ο嚓P工作人員帶來幫助。

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作者簡介：

黃少坤（身份證號碼：450105196807250069 ），1968年生，廣東汕尾人，深圳市物業(yè)建筑設計有限公司汕尾分公司，研究方向：建筑結(jié)構設計。