戴 苗

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

日前，隨著我國社會市場經(jīng)濟(jì)的日益完善，城市化建設(shè)也十分完善，因此建筑物的經(jīng)濟(jì)性能受到越來越多人的重視。因此，盡可能使用最少的材料或者最少的造價(jià)成本來建造出滿足國家規(guī)范和設(shè)計(jì)使用要求的建筑物，是現(xiàn)今建筑行業(yè)人士的追求。但同時(shí)，我們需要保障建筑物的安全性能，所以在這種背景下，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)作用就體現(xiàn)出來了。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)并不是簡簡單單的減少混凝土材料用量和鋼筋等的用量，而是要需要通過不斷調(diào)整各構(gòu)件剛度之間的比例關(guān)系，做到充分利用各構(gòu)件的受力作用，發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)長處，使建筑物的整體結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我們首先需要考慮的是設(shè)計(jì)出來的建筑結(jié)構(gòu)如何滿足安全使用效益的長遠(yuǎn)性，當(dāng)這個(gè)問題得到很好的解決時(shí)，再思考如何提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性，盡可能的優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。目前所常用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中取得一定的成效，可以有效的降低建筑工程施工成本，大約可以降低10%～35%的效果。此外對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，能夠?qū)⒔ㄖ牧系睦寐屎陀行侍嵘阶畲蟪潭?，能夠保證建筑的各個(gè)使用空間與建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到相互協(xié)調(diào)的效率，同時(shí)也能夠滿足國家設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和國家建筑物質(zhì)量安全管理規(guī)定的要求。通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以完善原來設(shè)計(jì)的建筑物結(jié)構(gòu)。因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著十分重要的作用。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的特點(diǎn)和要求

在實(shí)際建筑工程中，對建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要考慮建筑物的使用功能和建筑安全性能，還需要通過設(shè)計(jì)使建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能達(dá)到完美的效果，這一系列過程就是對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法重要包括兩個(gè)方面，即建筑總體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和建筑各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。建筑工程項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)，項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和舊建筑物的改造都可以通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法來實(shí)現(xiàn)。在建筑工程設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)前期就應(yīng)該重視對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，針對現(xiàn)場的實(shí)際情況，擬定多種設(shè)方案，然后分析討論后確定最佳方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)靈活使用多種方案，對建筑工程中涉及的方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的確立

通常在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在應(yīng)用的過程中，需要三個(gè)步驟來完成。第一個(gè)就是確定好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變量。在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，把影響建筑物結(jié)構(gòu)的參數(shù)當(dāng)成設(shè)計(jì)變量，包括目標(biāo)控制參數(shù)、約束控制參數(shù)等設(shè)計(jì)變量。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)參數(shù)變化不大，一般將其設(shè)置為預(yù)定參數(shù)。通過這種辦法，就能夠降低設(shè)計(jì)、編程和計(jì)算方面的工作量。在設(shè)計(jì)中，先預(yù)算建筑截面所需要的鋼筋量，選擇合理的鋼筋配比，降低建筑工程造價(jià)。在確定建筑結(jié)構(gòu)約束條件時(shí)，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際約束力條件和計(jì)算約束條件進(jìn)行對比分析，選擇可以合理的約束條件，使得各個(gè)約束條件能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求，從而優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的設(shè)定

在實(shí)際建筑工程中，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化方法的很多。因?yàn)樵诮ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法中的使用過程存在很多變量和非線性約束力。這些問題使得在設(shè)計(jì)計(jì)算的過程中，通常采用的方法就是將約束力優(yōu)化的問題轉(zhuǎn)化為無約束力問題進(jìn)行求解。比如Powell法、拉式乘子法及復(fù)合形法等計(jì)算方法就經(jīng)常使用在設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中。

3.3 程序設(shè)計(jì)的完成

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法需要在選擇計(jì)算的基礎(chǔ)上完成具有快速運(yùn)算速度和完整功能的綜合程序的編制，結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和高可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的結(jié)果分析

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行上述步驟的過程時(shí)，有必要分析在各個(gè)方面可能出現(xiàn)的問題。由于房屋建筑的建設(shè)本身是一項(xiàng)耗資巨大的建設(shè)工程，施工過程中涉及的環(huán)節(jié)多樣且復(fù)雜，因此有必要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體規(guī)劃和考慮。不能僅僅為了追求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成本，而忽視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。此外，在進(jìn)行建筑工程投資控制的過程中，還必須處理好經(jīng)濟(jì)和技術(shù)之間的問題。在設(shè)計(jì)過程中，不僅要對建筑工程設(shè)計(jì)節(jié)約成本，而且要注意建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，并且要時(shí)常對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，真正的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)在兼顧技術(shù)要求和設(shè)計(jì)資金節(jié)約。

4 結(jié) 語

綜上所述，隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是社會發(fā)展的必然趨勢，符合社會發(fā)展的需要。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的使用十分廣泛，對提高建筑行業(yè)的發(fā)展有著推廣價(jià)值。因此我們需要不斷加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究，掌握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體方法和應(yīng)用，最大可能的提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，推動(dòng)我國建筑行業(yè)蓬勃向上發(fā)展。