尚劍飛

中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法探析

尚劍飛

中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，通常被納入綜合決策的部分。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠在實(shí)現(xiàn)其基本的建筑物使用功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)較好的美觀功能，并在實(shí)際建設(shè)中節(jié)約建設(shè)成本，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。所以作為建筑施工人員必須加強(qiáng)對(duì)這方面的重視，要不斷提升自身對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)與理解，不斷融入其新的創(chuàng)作理念并加以完善?；诖?，文章就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法進(jìn)行分析。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；新方法

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概述

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化作業(yè)從某種意義上來(lái)講是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)性比較強(qiáng)的作業(yè)，它不僅僅要能夠真實(shí)體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可操作性，還要能夠?qū)φ麄€(gè)建筑施工作業(yè)進(jìn)行全面的評(píng)估。優(yōu)化主要體現(xiàn)在對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)以及成本、圖紙規(guī)劃方案、戶型設(shè)計(jì)、建筑風(fēng)格等方面的優(yōu)化。這就要求建筑施工設(shè)計(jì)人員要能夠明確每一個(gè)階段對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)，從而減少成本的使用，合理的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅僅可以大大提高工作效率，還能在很大程度上保證質(zhì)量，延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。在當(dāng)前我國(guó)大力提倡市場(chǎng)效益最大化的前提下，建筑行業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得較好的發(fā)展，就必須在施工作業(yè)前了解房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性。良好的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于整個(gè)建筑施工材料的有效發(fā)揮有著積極的重要作用。同時(shí)合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化還能改善人們的居住環(huán)境，提升生活質(zhì)量的舒適度。此外，還能減少資金的使用，最重要的是優(yōu)化設(shè)計(jì)是為了更好地的適應(yīng)時(shí)代社會(huì)發(fā)展的需要。

2.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體步驟

2.1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)選擇

在建筑工程設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先應(yīng)該按照建筑結(jié)構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的規(guī)劃與完善，采取相關(guān)的合理方法對(duì)建筑所能達(dá)到的安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行面積參數(shù)的審核與確定，將這些條件進(jìn)行明確的前提下，在按照建筑工程的材料情況進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算與規(guī)劃，保證最終的計(jì)算過(guò)程能夠符合相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該將建筑工程工程造價(jià)模式進(jìn)行進(jìn)一步的分析與選擇，盡可能的將最低的設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行部署，以這種方式實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)工程總造價(jià)的降低目標(biāo)。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變量選擇

在建筑工程設(shè)計(jì)階段，針對(duì)變量的選擇也是十分關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員在對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行選擇之后，應(yīng)該按照建筑工程自身的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行變量的選擇，這種變量的選擇就是將設(shè)計(jì)人員對(duì)可能影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行控制與分析的過(guò)程，在該過(guò)程中，選擇因素中影響比較大的一項(xiàng)變量，并對(duì)其進(jìn)行控制與計(jì)算，以這種方式將建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過(guò)程得以全面性的展現(xiàn)。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)約束條件選擇

針對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)約束條件選擇內(nèi)容來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)內(nèi)容就是指在建筑工程施工階段所出現(xiàn)的實(shí)踐工作問(wèn)題，通過(guò)在建筑結(jié)構(gòu)可靠性的優(yōu)化與創(chuàng)新過(guò)程中對(duì)建筑進(jìn)行定量與約束內(nèi)容的判斷，讓相關(guān)的約束條件能夠全面符合與建筑結(jié)構(gòu)的施工標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中，以保證實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體要求。比如，在建筑工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)于建筑的應(yīng)力、建筑的尺寸大小以及建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都應(yīng)該進(jìn)行約束條件的審定，以此才能正確的判定建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工狀況，將設(shè)計(jì)的優(yōu)化內(nèi)容得以最大程度的展現(xiàn)與落實(shí)。

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化新方法的應(yīng)用

3.1 拓?fù)鋬?yōu)化方法

拓?fù)鋬?yōu)化方法需要設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，找到準(zhǔn)確的建筑結(jié)構(gòu)理想化分布形式，并對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的剛度等屬性進(jìn)行有效分析，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化方式實(shí)現(xiàn)減少建筑物結(jié)構(gòu)重量的目的，進(jìn)一步提升建筑物的性能。在使用拓?fù)鋬?yōu)化方法時(shí)，設(shè)計(jì)者必須充分認(rèn)識(shí)到拓?fù)鋬?yōu)化方法的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化方法將建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦拍钚缘慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，提升建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的邏輯性。

3.2 截面優(yōu)化方法

建筑物結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)是最能體現(xiàn)其整體可靠性和安全性能的部分，在處理建筑物截面時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮到截面結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，對(duì)建筑物的截面進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，提升其穩(wěn)定性和美觀度。對(duì)于建筑物截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可以利用有限元方法來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)變量的應(yīng)力特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)位移情況，并通過(guò)信息化的設(shè)備驗(yàn)算和統(tǒng)計(jì)所獲得的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，再依據(jù)所得的結(jié)果判斷需要調(diào)整的范圍，并對(duì)該范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.3 外形優(yōu)化方法

通過(guò)外形優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)人員可以在固有的截面優(yōu)化方法基礎(chǔ)上發(fā)對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)框架和內(nèi)部形狀進(jìn)行更進(jìn)一步的調(diào)整、完善，以便提升建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。首先，設(shè)計(jì)人員需要了解和掌握建筑物的整體情況，以我國(guó)現(xiàn)行的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行修正。通過(guò)外形優(yōu)化方法劃分建筑物結(jié)構(gòu)的外形特征，在實(shí)際工作中，主要采用的是桿系結(jié)構(gòu)和連續(xù)性結(jié)構(gòu)。在使用干洗結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑物結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的選取是關(guān)鍵點(diǎn)，并將選取的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)的變量，用以滿足建筑物外形優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求。

3.4 結(jié)構(gòu)階段性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，在不同的階段其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有不同的特點(diǎn)。因此，在應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法時(shí)，應(yīng)切實(shí)考慮到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的差異性，正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的對(duì)立統(tǒng)一，結(jié)合當(dāng)下的情況對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)房屋壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3.5 在房屋細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在房屋細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念，對(duì)各種數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算核對(duì)，降低或者是避免誤差的存在，提高房屋結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的有效性。利用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對(duì)房屋結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范，以降低房屋細(xì)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫以及斷裂情況的發(fā)生幾率，全面提升房屋細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和安全性，切實(shí)保障整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

總之，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀、充分利用有限資源的基礎(chǔ)上提出的，是符合社會(huì)發(fā)展需要的有力舉措。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在設(shè)計(jì)中，充分的應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，降低工程的綜合造價(jià)成本。

[1]劉鵬程，馮玉斌.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用[J].江西建材，2016，10：15+17.

[2]王亞斌.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略探析[J].住宅與房地產(chǎn)，2016，27：68.