李和平

摘要：相關(guān)統(tǒng)計表明，近年來，建筑施工項目整體數(shù)量呈現(xiàn)了上升趨勢，特別是房建工程項目數(shù)量上升幅度較大，并引起了社會各界的關(guān)注。房建工程項目建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分重要的環(huán)節(jié)，它是保證建筑物穩(wěn)定性、安全性的重要基礎(chǔ)。為保證房建結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，必然要采取結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)對其進行完善?；诖?，本文對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)進行了綜合性闡述，并對其在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行了分析，提出了相關(guān)觀點，以供參考。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化技術(shù)：結(jié)構(gòu)設(shè)計：房屋建筑

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑項目實施過程中的重要環(huán)節(jié)，是全面實現(xiàn)建筑功能的重要基礎(chǔ)，不同類型的建筑，其結(jié)構(gòu)會存在一定的差異性。例如，民用建筑與工業(yè)建筑，單層、多層、高層建筑，鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑在結(jié)構(gòu)特征方面均存在差異。單從結(jié)構(gòu)方面來看，又可將建筑分為剪力結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)及排架結(jié)構(gòu)等。因此，實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需結(jié)合建筑用途、特征、功能性等進行合理分析，以保證建筑物充分發(fā)揮其作用。當然，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需遵循一定原則，并將美觀影響因素、環(huán)境影響因素及經(jīng)濟影響因素考慮其中，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理。通常情況下，房建結(jié)構(gòu)設(shè)計會按照以下流程進行：（1）方案分析。從宏觀角度對建筑物應(yīng)滿足的功能進行分析，以獲取整體性預(yù)案。（2）結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)分析過程中，會著重考慮結(jié)構(gòu)的抗震性及穩(wěn)定性。（3）結(jié)構(gòu)計算。通過綜合性計算，篩選出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)組合。（4）圖紙繪制。根據(jù)上述分析結(jié)果，繪制出有效的施工設(shè)計圖，將建筑結(jié)構(gòu)詳細描述出來，并根據(jù)構(gòu)件情況，設(shè)定出計算標準及抗震等級。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的必要性

房建結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，需要采取一定的優(yōu)化措施，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理陛。新型施工技術(shù)的不斷普及與推廣，一定程度上促進了建筑行業(yè)的發(fā)展，也對建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生了一定程度影響。對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行適當優(yōu)化，可讓空間利用最大化。通過調(diào)整構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的空間布局，讓建筑物的功能得以充分發(fā)揮。目前，多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計采用計算機技術(shù)執(zhí)行，將設(shè)計理念與計算機技術(shù)充分結(jié)合，可以促使設(shè)計層次上升。同時，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，也需要充分考慮計算機技術(shù)應(yīng)用的合理性，以將建筑結(jié)構(gòu)特征完全體現(xiàn)出來?？傊?，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更趨于合理，保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性，為實際房建工程項目施工提供了重要的保障。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化流程分析

通常情況下。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化遵循以下流程進行：（1）構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型構(gòu)建過程中先要篩選出合適的設(shè)計變量，設(shè)計變量主要包括約束控制參數(shù)及目標控制參數(shù)，并選取預(yù)定參數(shù)。預(yù)定參數(shù)對局部性設(shè)計并不會產(chǎn)生太大影響，控制參數(shù)變化在可變范圍內(nèi)，設(shè)定該參數(shù)可在一定程度上降低編制程序工作量、設(shè)計工作量及計算工作量。相關(guān)參數(shù)確定后，再選定目標函數(shù)，以起到控制成本的效果。另外，還要選定約束條件。約束條件涵蓋范圍較大，包括尺寸約束、結(jié)構(gòu)強度約束、應(yīng)力約束、形變約束等。要保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在房建結(jié)構(gòu)施工中充分發(fā)揮作用，就需要讓約束條件與相關(guān)規(guī)范一致，讓設(shè)計達成最優(yōu)。（2）相關(guān)計算方案設(shè)定。優(yōu)化設(shè)計過程中會涉及到各種類型的變量及非先行數(shù)據(jù)。通過計算，可將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束問題。（3）程序設(shè)計。結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型與計算結(jié)果，對程序進行編制，以獲取性能優(yōu)良的程序。（4）選定結(jié)果。通過對結(jié)果進行綜合性分析，選定最優(yōu)設(shè)計方案。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具體應(yīng)用

4.1結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)選型時，需充分考慮業(yè)主對房屋建筑的實際功能需求，并根據(jù)投資水平與實際施工能力進行綜合性權(quán)衡，讓建筑收益與投資達成平衡。結(jié)合客觀環(huán)境、需求、建筑要求等篩選出最為合適的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

4.2運用計算機優(yōu)化技術(shù)

信息優(yōu)化是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中的重要環(huán)節(jié)，是保證結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化成效性的基礎(chǔ)，事實上房屋建筑結(jié)構(gòu)會受到多種變量條件的約束，所以無法通過單一性方法對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，為應(yīng)付各種復(fù)雜的房屋結(jié)構(gòu)，則需要充分利用計算機信息技術(shù)，對優(yōu)化過程進行簡化。例如，在存在模型的情況下，采取GAMS軟件，可大幅度提升設(shè)計優(yōu)化效率。GAMES在建模線性、非線性和混合整數(shù)最優(yōu)化問題處理方面具有較好的適用性，系統(tǒng)處理建模問題時，通過簡潔及自然的方式，可讓用戶迅速更改公式。求解器轉(zhuǎn)換也較為便捷，可迅速從線性轉(zhuǎn)換至非線性。采取GAMES對相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行處理時，數(shù)據(jù)僅需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中輸入，可通過簡明的代數(shù)聲明對模型進行描述。

4.3功能優(yōu)化

功能優(yōu)化是在結(jié)構(gòu)設(shè)計整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對部分重要控制點進行針對陛優(yōu)化，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的全面陛。盡管各種結(jié)構(gòu)形式都具備一定程度的抗震性能，但最終產(chǎn)生的效果是存在差異的。因此，設(shè)計工作人員對房建結(jié)構(gòu)的各種形式需充分把握，在保證抗震性能的前提下，盡可能控制整體成本。同時。讓房屋形體、結(jié)構(gòu)體系及剛度分布達成平衡，根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)或關(guān)鍵控制點進行針對性優(yōu)化，在提升房屋結(jié)構(gòu)抗震能力的同時，讓設(shè)計成本也有所下降。

5.結(jié)語

通過合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不僅能讓房屋建筑的穩(wěn)定性、質(zhì)量水準有所提升，還可降低造價成本。通過合理使用材料、篩選合適的結(jié)構(gòu)框架、充分利用計算機優(yōu)化技術(shù)讓優(yōu)化設(shè)計取得成效性，保證建筑功能性的同時，進一步提升效益產(chǎn)出。