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房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與問題
屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀的基本保障。
房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與問題【1】
摘 要：房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀的基本保障。
采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，不僅降低工程成本，也提高了房屋的安全與質(zhì)量。
本文主要結(jié)合當(dāng)今我國房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，討論了實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)的原因，闡述了房屋優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體體現(xiàn)以及優(yōu)化技術(shù)應(yīng)該遵循的基本原則。
關(guān)鍵字：房屋;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù)
引言
目前，隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，土地價(jià)格也在不斷上漲。
同時(shí)，人民對住房條件的需求也在不斷上升，因此，對開發(fā)商帶來的壓力也在不斷加大。
為了實(shí)現(xiàn)房屋建筑經(jīng)濟(jì)效益的最大化，就需要采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的最大利用。
房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是指，采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)方法來設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)，以最小的工程報(bào)價(jià)來最大化整體的建筑收益，提高房屋的質(zhì)量水平，使得企業(yè)也獲得較高的利潤等。
一、我國目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)的原因
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對住房建設(shè)要求也越來越高。
同時(shí)，根據(jù)我國目前的基本國情，人口數(shù)量日益增長，住房面積需求量不斷加大。
因此，我國現(xiàn)階段住房建設(shè)主要以高層為主。
房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅能夠滿足當(dāng)今大眾的需求，更能為投資者減少建筑成本。
房屋建設(shè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須以建筑的安全性為首要原則，然后再進(jìn)一步分析建筑方案，配合科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念，從而有效控制建筑工程造價(jià)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
根據(jù)近些年的數(shù)據(jù)資料顯示，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以為整項(xiàng)建筑工程節(jié)省30%-50%的費(fèi)用。
但是，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，方案設(shè)計(jì)受自然因素的影響很大，很難發(fā)揮出其本身的優(yōu)越性。
例如，工程設(shè)計(jì)階段，施工方過多的縮短建筑設(shè)計(jì)時(shí)間，從而使設(shè)計(jì)效果達(dá)不到理想的要求，在縮短工程工期的同時(shí)也降低了工程設(shè)計(jì)質(zhì)量;建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，專業(yè)知識不完備，對一些設(shè)計(jì)軟件掌握的不夠精通;一些設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)建筑時(shí)過度的關(guān)注部分結(jié)構(gòu)而忽視了整體方案等等，這些因素都會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不夠優(yōu)化。
因此，房屋建筑設(shè)計(jì)者必須科學(xué)合理的分析整體建筑方案，并設(shè)計(jì)出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。
二、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要體現(xiàn)在哪些方面
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是采取合適的方法以及科學(xué)的設(shè)計(jì)理念來最大化的達(dá)到房屋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如：房屋結(jié)構(gòu)的合理布局、構(gòu)件大小、結(jié)構(gòu)框架等。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理念是將建筑的具體部件以及整體布局進(jìn)行分析，而頂柱、體形、層高以及拉力構(gòu)件等等都會影響建筑物的整體布局。
建筑構(gòu)件的布局、強(qiáng)度等級以及配筋構(gòu)造都是建筑物具體構(gòu)件的體現(xiàn)。
綜合以上因素，建筑方案結(jié)構(gòu)需要專業(yè)知識豐富且熟知設(shè)計(jì)規(guī)范的工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)，而且在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮各構(gòu)件直接的受力特性，從而選取最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。
三、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)
(一)優(yōu)化技術(shù)的基本原則
在工程設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，必須以工程設(shè)計(jì)和工程價(jià)值為基本原則。
優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是充分利用建筑材料，實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件利用的最大化。
優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅遵守建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，更實(shí)現(xiàn)了當(dāng)今建筑的審美學(xué)和價(jià)值學(xué)。
通過深化改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)建筑功能更加協(xié)調(diào)完善，降低建筑成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化必須從實(shí)際工程施工出發(fā)，結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)的具體情況，實(shí)現(xiàn)房屋建筑的結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，必須依據(jù)設(shè)計(jì)意圖，采用平面設(shè)計(jì)布局，降低構(gòu)件質(zhì)量和剛度之間的差異，減小水平負(fù)載造成的房屋扭曲，在豎直方向上采用轉(zhuǎn)換層技術(shù)，有效地降低構(gòu)件的集中用力。
(二)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本的要點(diǎn)
1.依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范
工程師在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)必須具備豐富的建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及熟知設(shè)計(jì)規(guī)范。
即依據(jù)科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，將自身的優(yōu)化方案融于整個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中去。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范更多是對于工程較大的項(xiàng)目，因而會造成某些規(guī)定過于保守。
另外，在工程設(shè)計(jì)比較特殊或復(fù)雜時(shí)，依據(jù)某些規(guī)定將會造成建筑物的不安全。
因此，這就要求設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)過程中必須具備良好的專業(yè)素質(zhì)以及清醒的思路、正確的判斷力，爭取將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到最優(yōu)。
優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注重建筑構(gòu)件的細(xì)節(jié)優(yōu)化，如：建筑構(gòu)件的受力鋼筋，在滿足塑性的條件下盡可能的選擇性價(jià)比較高的產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)、安全。
2.結(jié)構(gòu)師主動參與建筑設(shè)計(jì)
在工程施工前期以及施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)師的主動參與對整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化起到關(guān)鍵性作用。
在實(shí)際的工程施工過程中，建筑設(shè)計(jì)師往往不能夠?qū)φ麄�(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行很好的受力分析，即建筑結(jié)構(gòu)師的設(shè)計(jì)理念以及其自身具備的經(jīng)驗(yàn)不能完全代替設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)，建筑與結(jié)構(gòu)上專業(yè)知識的隔閡也無法彌補(bǔ)。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師其豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)設(shè)計(jì)理論，積極主動的為設(shè)計(jì)師出謀劃策，只有兩者的順利合作才能設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的方案。
目前，我國的房屋建筑設(shè)計(jì)總是先從建筑的結(jié)構(gòu)布局開始，根據(jù)結(jié)構(gòu)承載負(fù)荷的不同分析所需的材料、參數(shù)等，往往這種分析方法是計(jì)算機(jī)所不能計(jì)算出的，它需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師充分論證整個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案之后做出的判斷。
而這些判斷需依據(jù)實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所遵循的一般規(guī)律進(jìn)行。
3.加強(qiáng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的合作
優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)整體而系統(tǒng)的工作，它需要團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)合作。
現(xiàn)代建筑主要由結(jié)構(gòu)、設(shè)備、建筑三大要素組成。
因此，在工程施工過程中要明細(xì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部分工，并做好團(tuán)隊(duì)合作，只有這樣才能有機(jī)的結(jié)合各個(gè)構(gòu)件創(chuàng)造出更加完美的作品。
在建筑工程設(shè)計(jì)階段，房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)是不可分割的，只有協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系，才能設(shè)計(jì)出更加美觀大方的建筑方案，同時(shí)，又降低了建筑成本，簡化施工過程，達(dá)到既美觀又實(shí)用的建筑效果。
通常建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，只是一味的要求設(shè)計(jì)方案的新奇，而忽略了建筑學(xué)中基本的力學(xué)關(guān)系，這樣設(shè)計(jì)出的方案往往在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上造成困難。
因此，團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)合作是房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要保障。
4.優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，解決房屋抗震問題
房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅僅能降低建筑成本、增加建筑美觀、簡化施工過程，更能加強(qiáng)房屋的抗震作用。
通過房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，可以增加房屋抵抗外部作用的破壞，有效地降低房屋破壞程度。
因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，抵抗外界各種不良因素的影響成為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容。
在日常的外界不良因素中，地震是最難以預(yù)測且對房屋建筑物破壞最強(qiáng)的，所以在房屋計(jì)算及構(gòu)造上必須加強(qiáng)抗震措施。
如：房屋構(gòu)件剛度的對稱性以及均勻性都可以有效的緩解地震對建筑物的破壞;多道防設(shè)設(shè)計(jì)理念可以有效緩沖特大地震對房屋主構(gòu)件的破壞。
以上這些設(shè)計(jì)思想都是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。
四、總結(jié)
工程造價(jià)對整個(gè)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益起著關(guān)鍵性作用，因此優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅可以降低整個(gè)工程的造價(jià)成本，更能提升整體房屋的安全級別。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)配合，充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的房屋結(jié)構(gòu)。
在平面設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循對稱、均勻的原則，縮小房屋構(gòu)建質(zhì)量與剛度之間的差異。
在豎直布置上，保證上下承重件負(fù)載的上下貫通。
建筑是藝術(shù)的表現(xiàn)，在保證房屋安全的前提下，結(jié)構(gòu)師應(yīng)敢于創(chuàng)新，將房屋的實(shí)用性與藝術(shù)性完美的結(jié)合在一起。
參考文獻(xiàn)：
[1]侯貫澤，劉樹堂.工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法[J].鋼結(jié)構(gòu)，2009，2(8)：148-150.
[2]陽維.房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與問題分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012，2(12)：72-74.
[3]牛海燕.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J].建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，2012，9(22)：84-86.
[4]賴建民.關(guān)于輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].四川建材，2008，6(3)：131-132.
房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用研究【2】
【摘要】人們物質(zhì)需求及市場價(jià)格變化使得建筑的成本攀升，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)資源最大化的重要手段，本文建立了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的模型及計(jì)算方法，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，在建筑實(shí)踐中具有極強(qiáng)的可操作性，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化也給建筑市場的發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的意義。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 應(yīng)用
近年來，由于土地價(jià)格市場的變化，不斷上漲的土地價(jià)格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時(shí)，人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開發(fā)商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價(jià)就成為開發(fā)商追求的直接目標(biāo)，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、實(shí)用性和適用性的良好目標(biāo)。
一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法
賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工五種效果，而建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿足了建筑美觀、造型優(yōu)美的要求又能使房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理，成為實(shí)際意義上的"經(jīng)濟(jì)適用"房。
從建筑上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，它主要體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。
房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
對以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。
豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。
(1)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。
結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟如下：一是設(shè)計(jì)變量的合理選擇。
通常的設(shè)計(jì)變量選擇對設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。
二、目標(biāo)函數(shù)的確定。
使用函數(shù)找出滿足既定條件的最優(yōu)解。
最后，約束條件的確定。
房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。
設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。
(2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計(jì)算。
常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。
完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。
在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過程中，要注意下面的幾個(gè)問題。
(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期參與
因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并使得建筑的總投資提高。
如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開端。
(2)概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因?yàn)樗牟淮_定性，計(jì)算式難免與現(xiàn)實(shí)有較大的差異，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就要采用概念設(shè)計(jì)的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。
設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。
與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過程同時(shí)要注意對于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。
注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。
在做里面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。
(3)下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價(jià)。
樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義
(1)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低總造價(jià)
進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。
另如屋蓋部分，一棟樓只有一個(gè)屋蓋，并不會因?yàn)閷訑?shù)的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。
對于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。
(2)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性
建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會加長;相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節(jié)約了用地。
建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長也就會不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。
參考文獻(xiàn)：
[1]談建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué)，2009(4).
[2]張紅友.優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少建筑投資成本[J]. 陜西建筑，2008(11).
[3]馬臣杰，張良平，范重.優(yōu)化技術(shù)在深圳京基金融中心中的應(yīng)用[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2009(4).
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【3】
摘要：建筑是力與巧的結(jié)合，精美的建筑源于設(shè)計(jì)師把建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和美觀設(shè)計(jì)相互配合的結(jié)果。
房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀和施工便于操作五種效果，這就需要探討我們的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，并運(yùn)用到實(shí)踐中來，用來節(jié)約總體工程的造價(jià)，用最小的資源創(chuàng)造最大的效果，實(shí)現(xiàn)建筑經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全性的最終目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、探討、應(yīng)用
在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，在滿足建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)下，平面布置應(yīng)當(dāng)盡量保持對稱和規(guī)則，盡可能的縮小剛度中心和質(zhì)量中心之間的差異，從而使建筑物在水平荷載下不至于發(fā)生太大扭轉(zhuǎn)。
在豎向布置上，在滿足功能的前提下，應(yīng)盡可能的使豎向承重構(gòu)件上下保持貫通，可以不使用轉(zhuǎn)換層則盡量不使用，避免造成結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難。
豎向剛度盡量不要突變，應(yīng)采取漸變的方式，避免應(yīng)水平荷載作用產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
在工程項(xiàng)目和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮設(shè)計(jì)對象基本的使用功能和可靠性外，還要考慮把設(shè)計(jì)對象盡可能設(shè)計(jì)的更完善一些，這就是研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的主要目的。
它用科學(xué)的計(jì)算選取更合適本項(xiàng)目滿意的結(jié)構(gòu)方案。
一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型與方案
房屋建筑工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、房屋屋蓋系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)優(yōu)化。
針對以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，還包括了選型、布置、造價(jià)、受力等內(nèi)容進(jìn)行分析。
在實(shí)際實(shí)施中，還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，再結(jié)合具體工程實(shí)施情況，圍繞房屋建筑綜合經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(一)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是在各種影響變量中選取主要的參數(shù)建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)的計(jì)算方法得出最好的優(yōu)化方案。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立模型大概分為以下幾個(gè)步驟：設(shè)計(jì)變量中主要參數(shù)的合理選擇，通常的變量選擇主要選擇對于總體結(jié)構(gòu)影響較大的參數(shù)，將所有的參數(shù)按各自的影響屬性劃分分類，將影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，這樣可以減少函數(shù)模型中大量的計(jì)算。
目標(biāo)函數(shù)一旦確定，使用函數(shù)找出符合條件的最優(yōu)解。
最后是約束條件的確定，房屋建筑結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件包括了應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、裂縫寬度約束、尺寸約束。
在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，確定各種約束條件務(wù)必符合現(xiàn)行規(guī)范要求。
(二)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)計(jì)多個(gè)變量和多個(gè)約束條件，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常常將由約束條件轉(zhuǎn)換為無約束條件計(jì)算，常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。
在完成計(jì)算方案設(shè)定時(shí)只需要編制相適應(yīng)的運(yùn)算程序即可得到最優(yōu)化的結(jié)果。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用所面臨的幾個(gè)問題
將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)踐中，是比較廣泛的一項(xiàng)措施，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可以不改變使用性能下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、舊房改造等各分部環(huán)節(jié)都能發(fā)揮巨大的效益。
在時(shí)間應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)注意幾個(gè)問題。
(一)前期參與。
前期方案的確定將直接影響到整體建筑的總投資，前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不參與是現(xiàn)在所面臨的一個(gè)問題，建筑設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)時(shí)對于建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性大多沒有考慮，但建筑設(shè)計(jì)結(jié)果會直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有些方案有可能造成建筑總投資增加和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度提升。
假如我們在方案的初期，就選擇合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，那么我們就可以根據(jù)不同的建筑類型，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和合理的設(shè)計(jì)方案，打好一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
(二)細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。
概念設(shè)計(jì)運(yùn)用于沒有具體化數(shù)值情況下，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，從而達(dá)到最好的效果。
在細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，注意各細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)，比如現(xiàn)澆板中異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可把異形板劃分成矩形運(yùn)用。
(三)地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先應(yīng)選擇合理的方案，如果是樁基礎(chǔ)，則要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件選擇合適的樁基類型，樁端持力層對灌注樁樁長選擇有很大影響，應(yīng)多比較選擇合適方案。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用
(一)降低建筑總造價(jià)。
在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，建筑層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用土地面積將越小，這樣節(jié)約了土地占用面積，但隨著建筑層數(shù)的提高，總建筑高端提升，樓與樓之間間距也在提升，傳給基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載也會增加，我們則要增大基礎(chǔ)，又會擴(kuò)大土地占用面積。
雖然這樣單位面積會有所降低，但是還是沒有屋蓋效果那么明顯。
(二)提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性。
隨著建筑層數(shù)提高，墻體面積和柱體積也會增加，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自重增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力相應(yīng)增加，水、電氣管線相應(yīng)加長，如果層數(shù)降低，可節(jié)約材料、利于抗震等，當(dāng)建筑高度減少，兩建筑間的日照距離也相應(yīng)減少，間接節(jié)約了用地。
如果建筑面積相同，選擇的不同的平面形狀，建筑外側(cè)外墻的周長也會不同，合理的平面模型使外墻周長減少，外墻砌體、基礎(chǔ)設(shè)施。
內(nèi)外表面裝修都會減少，與此同時(shí)還提高了受力性能，增強(qiáng)建筑經(jīng)濟(jì)性。
優(yōu)化方法的運(yùn)用，協(xié)調(diào)了建筑各部分單元，使建筑在更加美觀的同時(shí)增強(qiáng)了建筑的可實(shí)用性，還減少了總體建筑的工程造價(jià)，這符合了現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的效益需求。
當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對于居住條件和生活環(huán)境要求越來越高，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)對建筑房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)和美觀相互協(xié)調(diào)，同時(shí)安全、經(jīng)濟(jì)、適用和便利是改善人們居住環(huán)境的重要手段。
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念注重以實(shí)際情況為準(zhǔn)則，根據(jù)工程建設(shè)的基本情況，以控制造價(jià)成本為中心來進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容就是利用對建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案和圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。
房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意義重大，一方面是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可節(jié)省材料，有利用抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。
二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大降低了建筑工程的成本造價(jià)。
節(jié)約用地，大量資料表明，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價(jià)25%左右，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘軌蜃尳ㄖこ探Y(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。
房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用中，可以達(dá)到物美價(jià)廉的效果，不僅實(shí)現(xiàn)了房屋的美觀和實(shí)用性，而且突出的節(jié)約了工程造價(jià)。
在每個(gè)投資者眼中，在保證建筑結(jié)構(gòu)可靠性和科學(xué)性的前提下，同時(shí)在建筑長遠(yuǎn)效益下，最大程度的節(jié)約工程成本，是首先考慮的因素，這樣才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，用最低的投資成本獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。
五、結(jié)論
房屋建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)在工程中是考慮因素較大的一個(gè)方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
所以建筑部門和建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)遵守經(jīng)濟(jì)性、適用性和合理性的設(shè)計(jì)原則，再運(yùn)用現(xiàn)代高科技手段，選擇運(yùn)用合適的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，用以實(shí)現(xiàn)降低建筑總工程造價(jià)并獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]饒遠(yuǎn)文.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2010，(09)：160.
[2]鄒俊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用[J].科技傳播，2010，(19)：139+132.
[3]辛海虹.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2010，(27)：121.
[4]唐京華.基于實(shí)用與效果的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用[J].中外建筑，2012，(08)：89-90.
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