高本泰 董晗

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在建筑工程當(dāng)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)之一，其設(shè)計(jì)是否合理，會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量造成巨大的影響，針對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠?yàn)槲覈磥淼慕ㄖY(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，因此，有必要針對(duì)該項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行深入的研究。

1 建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

1.1 目標(biāo)函數(shù)選擇

相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的目標(biāo)函數(shù)加以確定，例如，建筑結(jié)構(gòu)的面積參數(shù)、安全指標(biāo)，建筑材料的具體情況等，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的工程造價(jià)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)工程造價(jià)的方式進(jìn)行選擇和判斷，在確保質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對(duì)造價(jià)最低的設(shè)計(jì)方案加以選擇，從而對(duì)建筑工程的造價(jià)進(jìn)行有效的控制。

1.2 變量選擇

在目標(biāo)函數(shù)選擇完成以后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的變量進(jìn)行選擇。所謂變量選擇，主要是指設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)過程中可能會(huì)造成影響的因素進(jìn)行分析，例如，成本變量、重量變量以及剛度變量等，對(duì)影響較大的因素加以選擇，并對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和有效的控制，從而將變量選擇的作用充分地發(fā)揮出來，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)變量因素進(jìn)行正確的選擇，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的各項(xiàng)內(nèi)容造成直接的影響[1]。

1.3 約束條件選擇

從可靠性入手對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的約束條件及定量內(nèi)容進(jìn)行判定，將約束條件限制在相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)的范圍當(dāng)中，使建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)成為可能，例如，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、尺寸及應(yīng)力大小等約束條件加以判斷時(shí)，應(yīng)該結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的具體情況加以選擇，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠具備更高的科學(xué)性和規(guī)范性。

2 推動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體措施

2.1 對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化措施加以應(yīng)用

通過研究我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的問題發(fā)現(xiàn)，目前我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在優(yōu)化與創(chuàng)新方面具有非常迫切的需求，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化方法加以應(yīng)用，目前這種優(yōu)化方法有很多種，例如程耿東提出的松弛法、以遺傳算法為基礎(chǔ)的拓?fù)鋬?yōu)化等，具體是通過建筑結(jié)構(gòu)的理想化分布以及剛度條件分析，將具有結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能的材料離散成體單元或是殼單元，結(jié)合相關(guān)算法對(duì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的單元去留加以決定，保留的單元即可作為最終的優(yōu)化方案，以此來達(dá)到優(yōu)化的目的，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行全面的提升，利用拓?fù)湓O(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)重量進(jìn)行有效的控制，提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的性能要求，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法更具概念性和邏輯性，使設(shè)計(jì)人員能夠在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化分布形式的探索當(dāng)中，對(duì)建筑本身經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有效的挖掘。

2.2 外形優(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)前階段，我國在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面需要進(jìn)行有效的創(chuàng)新與優(yōu)化，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)外形優(yōu)化措施加以應(yīng)用，以固有截面優(yōu)化措施為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整建筑的內(nèi)部形狀和結(jié)構(gòu)框架，使設(shè)計(jì)的完善性得到有效的提升，以此來保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)建筑的具體情況加以了解，結(jié)合目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的修改，對(duì)外形優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法加以應(yīng)用，應(yīng)該按照建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)外形特征進(jìn)行劃分，在設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要應(yīng)用連續(xù)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和桿系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中，桿系形式的外形設(shè)計(jì)，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)選擇保持重視，并將其作為設(shè)計(jì)中的變量因素，使外形優(yōu)化設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)要求能夠得到有效的滿足。

2.3 截面優(yōu)化

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)而言，其結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)是保證建筑安全。穩(wěn)定的關(guān)鍵內(nèi)容，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑截面進(jìn)行處理的過程中，必須要對(duì)截面結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性進(jìn)行全面的考慮，確保截面部位運(yùn)算的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，使截面設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求得到滿足，在對(duì)建筑截面的設(shè)計(jì)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性進(jìn)行增強(qiáng)，并根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)完成各項(xiàng)操作活動(dòng)，使建筑截面具有良好的穩(wěn)固性，使建筑使用壽命得到有效的保障[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

3.1 對(duì)優(yōu)化的層次性保持重視

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)體現(xiàn)在很多方面都有體現(xiàn)，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體優(yōu)化的過程中需要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的復(fù)雜性和層次性保持重視，特別是建筑體系、安裝設(shè)計(jì)體系以及結(jié)構(gòu)體系等方面的內(nèi)容，要進(jìn)行重點(diǎn)的關(guān)注，設(shè)計(jì)人員要通過下屬體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使工程當(dāng)中的疊加目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

3.2 對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行優(yōu)化

在針對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)剪力墻布局的科學(xué)性保持重視，確保剪力墻具有較為均勻的質(zhì)量，同時(shí)還要對(duì)樓層平面剛度及結(jié)構(gòu)中心的結(jié)合加以關(guān)注，這樣能夠有效降低外部因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，包括地震、風(fēng)力等影響因素，如果建筑類型允許，可以使用大開間剪力墻結(jié)構(gòu)，并增加墻肢長措施，以此來提升剪力墻的剛度需求[3]。

3.3 對(duì)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性保持注意

在對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，需要對(duì)各方面的協(xié)調(diào)性加以保證，有效強(qiáng)化建筑平面及結(jié)構(gòu)之間的配合，在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的柱體和墻體進(jìn)行設(shè)置的過程中，要保證布置能夠滿足建筑平面功能的具體需求，使建筑的內(nèi)部空間得到保障，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)該體現(xiàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的簡潔化，這種簡潔化不管是在高度上還是在界面上都應(yīng)有所體現(xiàn)。

3.4 重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化

對(duì)屋頂和圍護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)多個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行考慮，包括建筑的造價(jià)、選型和布局都要進(jìn)行具體的分析，在確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿足功能需求的同時(shí)，確保承重結(jié)構(gòu)的貫通，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更具備較高的對(duì)稱性。

4 結(jié)束語

綜上所述，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)有效的優(yōu)化方法加以選擇，使建筑結(jié)構(gòu)的使用性能能夠充分地發(fā)揮出來，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)資金投入進(jìn)行有效的控制，使建筑的各項(xiàng)效益可以充分地發(fā)揮出來。

[1] 邵西順.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法探析[J].河南建材,2016,8(5):125-126.

[2] 葉發(fā)茂.淺談建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015,4(16):112-113.

[3] 周元君.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法[J].環(huán)球市場,2016,6(13):242.