【摘要】本文主要是針對了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行了相應(yīng)的分析，進而在這個基礎(chǔ)上提出了下文中的內(nèi)容，希望能夠給與同行業(yè)工作的人員提供出一定價值的參考。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)優(yōu)化；技術(shù)；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；應(yīng)用；分析

1、導言

當今在我們生活水平全面提高的同時，人們對于建筑的要求不僅僅只是停留在了基本的需求方面，同時也對其美觀以及質(zhì)量越來越關(guān)注。在對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的過程中，通過對其各方面的問題進行重視，從而使其能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的最大經(jīng)濟效益。

2、優(yōu)化設(shè)計作用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用

2.1 與地面關(guān)系

由于人口的不斷增加，用地問題開始日益緊張，人們在進行建筑時就會探索如何節(jié)約用地，并且還能夠在一定程度上對住房需求得到滿足。隨著高層建筑的日益增多，必須保證建筑物相互之間具有足夠的距離，使地面對建筑物具有足夠的嵌固以保證建筑物的穩(wěn)定性，同時樓層采光必將成為建筑設(shè)計必須重視的重要環(huán)節(jié)。為確保建筑的采光功能良好，則必須選擇適當?shù)臉情g距，因而在樓間距與建筑層數(shù)間，必然存在著直接的聯(lián)系，即建筑物層數(shù)越多，則建筑物之間的間距要求越大，從而導致所需的附屬面積也就越大，即公攤成本越高。因而，需要通過建筑優(yōu)化技術(shù)，找出用地面積與建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)之間的最經(jīng)濟的平衡點，以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳經(jīng)濟性。

2.2 與建筑物層數(shù)關(guān)系

針對建筑物而言，與建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)具有密切經(jīng)濟關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)部分，主要是公共性的結(jié)構(gòu)部分。比如建筑屋面與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分。對于建筑屋面而言，建筑物的層數(shù)越多，則相當于縮減了屋面所分攤的面積，從而降低了建筑的分攤成本；而對于地基基礎(chǔ)而言，其主要作用就是承受建筑應(yīng)力，同時對建筑物的穩(wěn)定性提供保證，進而能夠保證建筑的安全性。但隨著建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)不斷增多，地基所承受的應(yīng)力也就會越來越大，因而對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的剛度及強度的要求也就越高，從而直接導致基礎(chǔ)建設(shè)成本的增加。因此就基礎(chǔ)而言，分攤到每一層的成本是隨著建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加而不斷增加的。因而，從結(jié)構(gòu)屋面與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)這兩個極具代表性的結(jié)構(gòu)部分來說，建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，對建筑的經(jīng)濟性，既有正面影響又有負面影響，在進行建筑設(shè)計的時候，肯定存在這樣的一個平衡點，為樓層建筑成本最低點，因此，必須要通過采用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)措施，在建筑施工實施前，對這一技術(shù)經(jīng)濟指標進行充分的權(quán)衡，以達到用最小成本，實現(xiàn)建筑經(jīng)濟效益的最大化。

2.3 優(yōu)化技術(shù)存在的經(jīng)濟性及實用性

在對建筑工程進行施工的時候，對于普通建筑施工相對來說已經(jīng)比較成熟，而對于較高的建筑物，在進行施工的過程中，由于一些不確定因素的影響，就會導致材料價格具有極大的波動區(qū)間，一般情況下，建筑在預算過程中的成本是比較大的。建筑相關(guān)方案在設(shè)計完成后，財務(wù)部門結(jié)合設(shè)計方案對成本進行有效預算。部分設(shè)計人員為了能夠節(jié)省成本，就會對建筑物施工過程中的質(zhì)量予以忽視，這種方式是完全錯誤的。設(shè)計人員應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中對優(yōu)化技術(shù)進行充分的運用，在對建筑預期質(zhì)量進行保證的前提下對資金進行充分的利用，最大程度的使用最少成本，提高建筑本身的經(jīng)濟性與實用性。例如。對于供水系統(tǒng)，供暖系統(tǒng)，供電系統(tǒng)等等，通過建筑優(yōu)化設(shè)計，就可以使建筑中的各種管網(wǎng)有序排列，不會出現(xiàn)管網(wǎng)交織的情況，最大程度地減少施工及日后使用的不便，彰顯優(yōu)化功能的實用性，從而提高建筑結(jié)構(gòu)功能的經(jīng)濟性。

3、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的問題分析

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的問題分析

通過對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，能夠?qū)⑵浣ㄖ陌踩砸约懊烙^性等方面進行綜合的考慮，同時能夠更好的使其達到設(shè)計的最佳效果。在對整個建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，必須要對其結(jié)構(gòu)做出全面的分析，通過采用優(yōu)化的技術(shù)措施對其設(shè)計過程中所存在著的問題進行改進。其次便是要將建筑結(jié)構(gòu)當中的每一個部位進行優(yōu)化分析，同時針對每一部位的特點進行改進。最后則是要對建筑當中的各個部位進行細分，同時對細部的結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)之間做出優(yōu)化分析，從而保證建筑物的每一個構(gòu)件都能夠得到優(yōu)化。

3.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙過于簡單化

一套相對來說比較完善合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，需要將建筑設(shè)計過程中的每一個細節(jié)問題進行有效體現(xiàn)。例如：建筑墻體材料以及結(jié)構(gòu)抗震過程中的等級、構(gòu)造要求、一些細部節(jié)點等等。但是現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計中，還存在相對來說比較多的不規(guī)范地方。例如：設(shè)計圖紙中結(jié)構(gòu)標高以及粱柱標號等比較重要的信息未能明確標出，結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施等級未明確標注，詳圖的表示不明確，與水暖電專業(yè)相關(guān)的預留孔洞未能及時提供等等現(xiàn)象，在一定程度上導致施工現(xiàn)場中的作業(yè)出現(xiàn)混亂，不僅對施工進度帶來影響，同時也影響項目質(zhì)量。

3.3對低含鋼量過分注重

從事建筑施工的企業(yè)相對來說比較多，一些建筑商為了能夠謀取自身利益，通常情況下會采用對成本進行降低的方式來提高效益。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中大做文章，一味的追求建筑結(jié)構(gòu)的低含鋼量，這明顯降低結(jié)構(gòu)本身的安全性，結(jié)構(gòu)過于經(jīng)濟，勢必減少其安全儲備，這與靈活多變的市場需求也相違背，如遇市場銷售需要改動墻體布局或房間使用功能，或是改變裝修標準等，因過分追求低含鋼量，勢必需要進行局部的加固處理，則后期投入的人力物力，必然遠大于結(jié)構(gòu)設(shè)計所節(jié)省的鋼筋，造成不必要的浪費，反而得不償失。因此，適當?shù)乜刂平ㄖ杀?，合理的控制結(jié)構(gòu)的含鋼量，才能最終實現(xiàn)設(shè)計單位與建設(shè)單位的雙贏。

4、建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)分析

4.1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型優(yōu)化分析

針對數(shù)學知識來說，主要是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)所在，在對其進行設(shè)計的過程中，最好是能夠根據(jù)實際的情況來建立起相關(guān)的數(shù)學模型，通過采用科學以及合理的方法來對其建筑結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計做出優(yōu)化，所以，針對結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型優(yōu)化來說，主要是具有以下方面的步驟：第一是要對設(shè)計變量進行合理的選擇；第二是要對目標函數(shù)進行確定；第三是要對約束條件進行確定。

4.2 結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化方案分析

針對結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案優(yōu)化來說，其主要是屬于非線性的問題，所涉及到的約束條件也相對來說比較多。在對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的過程中，主要是可以采用無約束的條件來替代有余數(shù)的條件來進行計算，具體的方法主要是由拉氏乘子法以及符合型法等。在對所設(shè)定完成的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須要編制出相應(yīng)的運算程序，進而能夠獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳方案。

4.3 概念設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用分析

在對優(yōu)化技術(shù)進行應(yīng)用的過程中，并不能夠完全的對計算機產(chǎn)生依賴，應(yīng)該主要是把計算機的設(shè)計和人工設(shè)計進行相互的結(jié)合，使其能夠充分的發(fā)揮出概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的整體應(yīng)用效果。在對建筑的各種材料進行優(yōu)化選擇的過程中，必須要對其各類材料的優(yōu)點和缺點進行充分的考慮，根據(jù)人工的方式來進行篩選。而針對結(jié)構(gòu)設(shè)計的參數(shù)來說，設(shè)計人員也需要根據(jù)設(shè)計的標準來進行優(yōu)化。從多方面來綜合分析和判斷整體計算分析的結(jié)果，如周期比，位移比，剛度比等，對結(jié)構(gòu)計算結(jié)果進行反復優(yōu)化。即通過對計算機技術(shù)進行靈活的應(yīng)用，將設(shè)計人員的多年的實際經(jīng)驗及許多結(jié)構(gòu)概念設(shè)計與計算結(jié)果相結(jié)合，對所計算出來的結(jié)果進行綜合全面的分析，最終使其設(shè)計的結(jié)果能夠滿足工程實際的需要。

4.4 針對具體的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用分析

針對安全性的要求來說，應(yīng)該是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的最為基本要求，只有在能夠保證安全性的情況下才能夠保證建筑物其他使用功能的可能性。通過應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化技術(shù)，能夠在最大程度上減少成本的支出，同時也能夠?qū)ㄖこ痰母鞣矫嫘阅苓M行提高。通過對建筑物的安全性的有效提高，能夠使其建筑的使用年限增加，同時也不會危害到人們的生命財產(chǎn)安全。所以，通過對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，利用優(yōu)化的技術(shù)對其建筑的性能進行提高。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中最好將建筑物設(shè)計成對稱的形狀來增加建筑物的穩(wěn)定性，增加建筑物的延性，減少建筑物的危險截面，全面的提高建筑物的抗震性能。雖然遇到高強度的地震時，建筑物的損失會很大，但是可以通過采用多層設(shè)防的措施減少建筑物的損害程度，真正做到：小震不壞，中震可修，大震不倒。

結(jié)論：

針對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，必須要對其進行優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，不論是在經(jīng)濟效益方面還是在滿足用戶需求方面都具有十分重要的意義，所以針對結(jié)構(gòu)來說，必須要全面的提高優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，在實際工作當中對其結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的優(yōu)化技術(shù)能力進行不斷提高，使其充分的保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量，同時也能夠促進其企業(yè)的經(jīng)濟效益水平得到更好的提高。

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