房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法研究論文
摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，因此，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。合理的設(shè)計(jì)方案，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，還能滿足美觀與使用性要求。但是，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，這就要求我們，必須深入研究?jī)?yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法。文章首先介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法內(nèi)容及其原則，并闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義，隨后探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的具體應(yīng)用，希望對(duì)相關(guān)人員有所啟發(fā)。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；協(xié)調(diào)性；經(jīng)濟(jì)性能
現(xiàn)如今，人們對(duì)建筑的要求不再簡(jiǎn)單的是居住使用要求，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑的美觀性和安全性也愈加重視，對(duì)建筑的實(shí)用性能有了更嚴(yán)格的要求。基于以上要求的變化，這就要求我們不斷改變并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采取耳穴的方案，同時(shí)滿足美觀性和實(shí)用性，并且還能夠降低成本投入，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)建筑業(yè)的良好健康發(fā)展。
1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法內(nèi)容及其原則
1.1概述。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果要對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化，這就勢(shì)必給工作人員帶來(lái)更多的問(wèn)題，例如成本問(wèn)題和建筑材料問(wèn)題。這種情況下，就要求工作人員用最低的資金投入，進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，其優(yōu)化的內(nèi)容主要包括兩個(gè)內(nèi)容：
①優(yōu)化整體的房屋建筑結(jié)構(gòu)；
②優(yōu)化局部的房屋建筑結(jié)構(gòu)。而局部房屋建筑結(jié)構(gòu)主要就是對(duì)主體結(jié)構(gòu)、房頂結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.2原則。
（1）使建筑具有安全性能。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是簡(jiǎn)單的進(jìn)行材料的節(jié)約，而是首先要確保房屋建筑結(jié)構(gòu)安全，然后利用專業(yè)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際的房屋建筑情況，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，從而使得房屋建筑的設(shè)計(jì)趨于完善。
（2）使建筑具有實(shí)用性能。對(duì)于房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一個(gè)原則就是要確保建筑物的實(shí)用性，使得房屋建筑通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)具備更多的功能，滿足人們的實(shí)用與使用需求。
（3）保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)保護(hù)環(huán)境。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一個(gè)原則就是要尊重環(huán)境，也就是說(shuō)要注意環(huán)保，例如，可以采用綠色環(huán)保材料。
（4）確保建筑具有可用價(jià)值。這個(gè)原則也是非常重要的一點(diǎn)，要求在進(jìn)行房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，不能一味追求利益，忽視質(zhì)量，而是要在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低資金投入。根據(jù)以上原則，不難看出，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)必須保證其科學(xué)、安全、質(zhì)量要求。首先，充分重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量得到解決。主要針對(duì)相關(guān)的參數(shù)值和約束來(lái)控制參數(shù)值的選擇應(yīng)注意，而較小的將實(shí)現(xiàn)一個(gè)預(yù)定義的類型參數(shù)，可以有效地減少編程，提高效率，提高整體水平；然后是目標(biāo)函數(shù)的確定，這將對(duì)建筑作為一個(gè)整體的成本情況來(lái)理解。可以科學(xué)地確定約束條件，為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的具體應(yīng)用
2.1整體和局部?jī)?yōu)化。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有復(fù)雜層次性。首先要求在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、安裝等不同子系統(tǒng)及其下屬體系。在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮各個(gè)子系統(tǒng)和下屬體系并且進(jìn)行優(yōu)化；其次，由于在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)到施工材料、構(gòu)建、配件等內(nèi)容，這就要求進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行整體優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計(jì)算模型和優(yōu)化計(jì)算方案屬于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要組成部分。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是在變量中提取重要的參數(shù)，根據(jù)上述所說(shuō)參數(shù)建立函數(shù)模型，從而得到比較好的方案。一般來(lái)說(shuō)，建立模型主要從以下方面入手：①合理選擇設(shè)計(jì)變量，這屬于重要內(nèi)容，而且在選擇變量設(shè)計(jì)會(huì)影響參數(shù)的選擇，因此合理計(jì)算變量就能將降低計(jì)算編程的工作量；②確定目標(biāo)函數(shù)，首先要在符合函數(shù)的.基礎(chǔ)上找到最優(yōu)解，才能確定目標(biāo)函數(shù)；其次，將約束條件確定下來(lái)，主要包含彈塑性、強(qiáng)度、應(yīng)力及尺寸等方面，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的同時(shí)，必須確保約束條件的范圍在規(guī)定的要求之內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)的需求。
2.2建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化。建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化，是在建立模型，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證科學(xué)合理性的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，建立合理的剪力墻數(shù)量；其次，保。證剪力墻的整體質(zhì)量的統(tǒng)一性，保證其整體結(jié)構(gòu)的重心，減少地震等災(zāi)害對(duì)房屋建筑的破壞；最后，如果要保證剪力墻的高抗剪能力，在滿足質(zhì)量的要求上減少墻的數(shù)量。
2.3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)的應(yīng)用表明沒(méi)有具體的量化數(shù)據(jù)，例如，抗震防裂度，這種情況下沒(méi)有具體的量化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此需要用到概念設(shè)計(jì)。但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求工作人員必須會(huì)合理且靈活運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法。例如，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)房屋建筑的實(shí)際情況，選擇合理的抗震方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，方法不同，但是達(dá)到了相同的優(yōu)化目的。
2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)。應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，可以充分體現(xiàn)在協(xié)調(diào)方面。將建筑與整個(gè)平面之間的關(guān)系應(yīng)得到有效的加強(qiáng)，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加以保護(hù)，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的外觀也應(yīng)體現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，墻、柱的結(jié)構(gòu)布置，建筑平面功能需要得到有效保證，建筑空間和深度，充分保證房子的整體結(jié)構(gòu)來(lái)反映系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性，在各部門的高度可以充分的保護(hù)。
2.5對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的部分，結(jié)果分析的意義不言而喻。在此過(guò)程中，要將計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后以數(shù)據(jù)中得到的信息為依據(jù)，制定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。另外，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要多方面考慮，尤其是各種阻礙因素，要對(duì)其進(jìn)行控制，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠順利完成。此外，由于在施工建設(shè)過(guò)程中，涉及的人力、物理、財(cái)力較多，因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要目的就是合理降低上述指標(biāo)，從而保證建筑指標(biāo)不會(huì)受到影響。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須注意：①找到建筑技術(shù)和經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn)，降低二者矛盾，使用高新技術(shù)，降低費(fèi)用成本；②充分理解技術(shù)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，充分意識(shí)到技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展有利于降低經(jīng)濟(jì)損耗，因此這就要求必須加強(qiáng)技術(shù)發(fā)展。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義
3.1有利于降低工程總成本。現(xiàn)階段，高層建筑不斷增加，與普通多層建筑比較，主要的區(qū)別就是占據(jù)的土地面積比較小，占據(jù)的空間面積比較大，減少用地費(fèi)用。但是建筑物的高度的增加，層數(shù)的增多，就容易造成樓與樓之間的不協(xié)調(diào)問(wèn)題，占地節(jié)約量和建筑的層數(shù)不成比例。因此，不可以單純的追求建筑的高度而忽視土地節(jié)約量，要將占地面積、造價(jià)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。另外，高層建筑并不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增多增加樓頂，這就明顯的降低了成本，只是會(huì)增加樓層的基礎(chǔ)造價(jià)。
3.2有利于加強(qiáng)建筑物的整體經(jīng)濟(jì)性能。隨著層數(shù)的不斷增加，建筑物必會(huì)影響整體框架梁與柱的承載能力，使之承載力增加，這就造成墻體的面積和梁柱的體積的增加，增加結(jié)構(gòu)自重，電線、水管等管道等房屋配置會(huì)有所延長(zhǎng)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，普通的多層建筑物能夠節(jié)省建材但不會(huì)影響抗震性能。此外，建筑物高度的不同勢(shì)必會(huì)影響墻面的范圍，這時(shí)候一般會(huì)選擇圓形建筑或者是接近方形的建筑，這樣外墻的周長(zhǎng)系數(shù)就會(huì)相對(duì)減少，而且內(nèi)外裝修面積也會(huì)隨之減少，而且以上形狀有利于其受力的提高，在保證安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上增加了建筑的整體經(jīng)濟(jì)效益。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，參考實(shí)際情況，從多個(gè)方面，研究對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用，利用結(jié)構(gòu)理念和方法的不斷優(yōu)化，有效的提高建筑整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。希望本次的相關(guān)研究，可以對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化起到一定指導(dǎo)作用。
參考文獻(xiàn)：
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