導(dǎo)語：如何才能寫好一篇工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化

中圖分類號：TU318文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

引言

隨著我國各個領(lǐng)域的快速發(fā)展，建筑業(yè)發(fā)展迅速。采用先進技術(shù)，依托先進設(shè)計理念，同時加強對建筑材料研究，促使建筑結(jié)構(gòu)向更加安全、合理、可靠的方向發(fā)展。

1、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1合理選擇計算簡圖

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性由結(jié)構(gòu)計算來保證，而計算簡圖是結(jié)構(gòu)計算的基礎(chǔ)。在工程建設(shè)過程中常會遇到不能合理地選擇計算簡圖，這直接造成了建筑工程結(jié)構(gòu)的安全隱患問題，因此，合理選擇計算簡圖對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計有著極其重要的作用。在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中難免會存在因鋼節(jié)點而造成些許的計算誤差，但是只要將其誤差控制在建筑施工允許范圍內(nèi)，還是能夠確保建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性以及穩(wěn)定性。

1.2合理選擇基礎(chǔ)設(shè)計方案

合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中顯得尤為重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在基礎(chǔ)設(shè)計時要對建筑工程環(huán)境實施全面勘察，包括自然環(huán)境、施工條件、水文、地質(zhì)、相鄰建筑物分布情況以及各方面的社會環(huán)境等，另外，也包括建筑結(jié)構(gòu)類型和荷載分布情況，只有全方位綜合各種因素，才能選擇合理的基礎(chǔ)設(shè)計方案，才能在工程施工中最大程度地發(fā)揮建筑地基的內(nèi)在潛力作用。

1.3正確進行分析計算

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，計算機是最為重要的分析工具，然而各種各樣的計算機軟件計算出來的結(jié)構(gòu)不盡相同，這就要求建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對計算機分析結(jié)果抱有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，正確合理地判斷出最接近實際情況的計算結(jié)果，這樣一方面能保證計算結(jié)果的正確性，另一方面還能保證建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1設(shè)計方案

根據(jù)工程地質(zhì)報告、建筑場地類別、建筑物高度和層數(shù)、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震設(shè)防烈度等情況對建筑的結(jié)構(gòu)形式進行確定。在確定了建筑結(jié)構(gòu)的形式之后,要依據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點及要求來對建筑結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件和承重體系進行布置。

2.2結(jié)構(gòu)計算

建筑工程的計算荷載有:外部荷載和內(nèi)部荷載,它們的計算要依照荷載規(guī)范的規(guī)定及要求使用不同的組合值系數(shù)及永久值系數(shù)等進行不同工況下的組合計算;對于構(gòu)件的試算,要依照計算出的荷載值、構(gòu)造措施的要求、使用要求和各種計算手冊上的試算方法來對構(gòu)件的截面進行初步的確定。

2.3施工圖設(shè)計

對于建筑工程內(nèi)力的計算要依照已經(jīng)確定的構(gòu)件截面及荷載值來進行計算,它包括:拉力、彎矩、軸心壓力、扭矩、剪力等。根據(jù)最后計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和規(guī)范對構(gòu)件的要求及限制,對結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否滿足規(guī)范的要求進行復(fù)核。若不滿足,則要調(diào)整構(gòu)件的截面或者布置,直到滿足要求為止。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題

3.1現(xiàn)澆砼樓板的干縮開裂和支座負(fù)鋼筋倒伏的問題

3.1.1干縮開裂問題

在進行混凝土樓板澆筑時,澆筑完混凝土后,會在短時間內(nèi)出現(xiàn)樓面出現(xiàn)龜裂的現(xiàn)象,尤其在溫差較大的季節(jié)或地區(qū)這種現(xiàn)象非常明顯,而且這種現(xiàn)象多發(fā)于住宅樓,公用建筑和商用樓較為少見。這種龜裂多是由于混凝土的水灰比過大造成的,它降低了建筑結(jié)構(gòu)的剛度,增大了結(jié)構(gòu)的撓度,使整個結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性都明顯的降低。出現(xiàn)這種情況的原因是:由于現(xiàn)在的工程大多使用商品砼,混凝土是由預(yù)拌廠直接負(fù)責(zé)提供的,泵送混凝土要求混凝土的和易性要好,流動性要高具有較大的坍落度,商品砼為了達到這種效果就會加大水的配比,使混凝土的水灰比過大,嚴(yán)重的影響了混凝土的質(zhì)量。

3.1.2支座負(fù)鋼筋倒伏的問題

當(dāng)進行完樓板上的鋼筋綁扎后,隱蔽驗收后才可以進行混凝土的澆搗工作,但是在實際施工中,由于沒有注意保護好一家好的支座負(fù)鋼筋,使得鋼筋的倒伏隨處可見。剛進的倒伏會造成支座負(fù)彎矩沒有足夠的鋼筋來支撐,引起支座板面出現(xiàn)裂縫,加大了撓度,降低了剛度,是般的受力狀態(tài)逐漸趨向間支,造成板配筋偏于不安全。

3.2柱體、墻體連接混亂

在對比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面進行布置時,往往會出現(xiàn)多方向柱網(wǎng)相連的地方。有的把每根柱和周圍各柱都用框架梁連接起來,形成多梁交匯于一柱,這給接點區(qū)的鋼筋錨固和混凝土的施工帶來了很大的不便嚴(yán)重的影響了施工的進度。

3.3結(jié)構(gòu)電算或設(shè)計方法存在問題

3.3.1實際施工圖紙和電算的計算簡圖不符

問題主要表現(xiàn)在剪力墻開洞的大小、剪力墻的長度、厚度、門窗洞口的位置、框架計算高度等和施工圖紙不相符。這大多是由于結(jié)構(gòu)專業(yè)的計算進行的過早,建筑平面經(jīng)過多次的調(diào)整,又沒有來得及發(fā)饋給結(jié)構(gòu)專業(yè),使專業(yè)間相互脫節(jié),等到了施工圖紙進入校審的階段,大多都只注意在圖面上,沒有核對建筑圖,進而造成了這類錯誤,這回事某些構(gòu)件的配筋失真,造成配筋不足的危險。

3.3.2抗震概念設(shè)計不足

建筑抗震設(shè)防的三個目標(biāo)可以用小震不壞、中震可修、大震不倒來進行總結(jié),第一目標(biāo)可以利用承載力的計算來保證;第二目標(biāo)可以利用結(jié)構(gòu)可靠度標(biāo)準(zhǔn)分項系數(shù)來達到損壞可修的目標(biāo);但第三目標(biāo)就要通過概念設(shè)計和各種抗震構(gòu)造措施來實現(xiàn)。這就要求結(jié)構(gòu)要具有良好的吸能、耗能能力,具有較高的靜不定次數(shù)、避免豎向承載力和剛度突變、結(jié)構(gòu)的構(gòu)件盡可能為延性構(gòu)件。

3.4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計淡薄

概念設(shè)計通常是指不經(jīng)過數(shù)值的計算,根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系和分體系間的力學(xué)關(guān)系、震害、試驗現(xiàn)象、工程經(jīng)驗等,來獲得基本設(shè)計的原則和思想。在現(xiàn)行的抗震規(guī)范中規(guī)定,一般結(jié)構(gòu)設(shè)計的彈性計算是以多余地震方面為出發(fā)點的,其超越概率為63.2%,比一般設(shè)防烈度低,規(guī)范要求設(shè)計不但要負(fù)荷概念設(shè)計的規(guī)定,還要加強抗震措施,這樣才能達到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),但一些工程只注重計算結(jié)果,忽略了概念設(shè)計和對抗震的要求

4、解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的有效途徑

4.1確定整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性以及合理性

4.1.1結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之間的比被稱為剛重比

它影響著結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性,也是影響重力二階效應(yīng)的重要參數(shù)。一般都會使用增大剛重比的方法來考慮重力的二階效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的剛重比增大則二階效應(yīng)就會減小,二階效應(yīng)要控制在20%以內(nèi)如果改制不能達到要求,則可能引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致坍塌。

4.1.2剪重比是抗震設(shè)計中非常重要的參數(shù)

由于長時間的作用下,地震影響系數(shù)下降的會較快,根據(jù)這種情況計算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能偏小。對于長周期的結(jié)構(gòu),地震動態(tài)作用下的地面加速和位移會對結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用,如果剪重比＜0.02,結(jié)構(gòu)的剛度歲可以滿足水平位移限制的要求,但卻不能達到結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的條件,設(shè)計人員要在設(shè)計過程中綜合的考慮剛重比和剪重比的合理取值。

4.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計方法和優(yōu)化

4.2.1剪力墻下布樁

當(dāng)建筑的結(jié)構(gòu)為剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)時,剪力墻主要承受地震水平力,它也是承受豎向荷載的重要構(gòu)件,所以要沿著剪力墻全廠布樁,樁的中心線要和剪力墻的中心線重合,布置雙排樁時,樁的承臺要具有足夠的剛度,并應(yīng)作承臺的抗彎和沖剪驗算。

4.2.2樁基礎(chǔ)設(shè)計

當(dāng)布樁僅按照豎向荷載作用進行時,要對彎矩作用下的承臺底部邊樁的反力進行驗算。尤其是框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)核心筒底部彎矩及剪力對基礎(chǔ)承載力的影響較大,不能遺漏。對于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結(jié)構(gòu)等彎矩較大的承臺底部樁基要驗算其是否存在向上的抗拔力。

結(jié)束語

在進行設(shè)計時,既要考慮用戶對房屋使用效果的要求,還要兼顧建筑的質(zhì)量、安全性、穩(wěn)定性等多方面的內(nèi)容。通過對建筑工程的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計處理，可以更好的實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體優(yōu)化，從而達到經(jīng)濟、科學(xué)及合理的設(shè)計要求。

參考文獻

[1]左丹,馬旭東.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點建議[J].林業(yè)科技情報,2002.

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；方法；應(yīng)用

中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A

建筑是關(guān)乎民生、經(jīng)濟、社會發(fā)展的主要建筑形式，且大量存在，因此對于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)做到安全、適用、經(jīng)濟、美觀，并且符合當(dāng)前的施工技術(shù)水平。也可以說，建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是保證建筑使用功能的基礎(chǔ)，是保障建筑材料、能源和經(jīng)濟等資源有效發(fā)揮作用的途徑。因此，對于建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計顯得尤為重要。

一、分析為什么要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

（一）節(jié)省工程造價

建筑工程造價中建筑結(jié)構(gòu)的成本大約占到總造價的50%，對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計可以在很大程度上降低工程總造價，節(jié)約工程造價成本。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能有效的節(jié)省房屋建筑的投資成本，具有巨大的經(jīng)濟價值。

（二）提高工程質(zhì)量

目前設(shè)計單位的水平整體都在不斷提升，但是首先很多工程師成本控制意識低，忽略對建筑工程的成本造價控制，只追求高的安全系數(shù)，從而造成設(shè)計過于保守；其次，沒有相應(yīng)的責(zé)任制，設(shè)計人員缺乏責(zé)任心，對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念不清楚，一味的使用計算機而不是大腦來進行計算，常常導(dǎo)致計算不合理或者與工程實際不吻合等等錯誤，使之結(jié)構(gòu)設(shè)計存在安全隱患或者較大的浪費；另外，設(shè)計人員與建設(shè)單位的溝通不到位，沒有完全理解建設(shè)單位的建造用途及建筑功能，進而造成建筑產(chǎn)品不能滿足建設(shè)單位的需要。

據(jù)統(tǒng)計因為在設(shè)計過程中，設(shè)計質(zhì)量差，造成功能布置不合理，相關(guān)專業(yè)工程師沒有相互溝通，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)在施工過程中進行修改及返工現(xiàn)象，導(dǎo)致施工工期不能控制。同時因為工程質(zhì)量差，工程存在安全隱患等問題，造成投資的卜大浪費。通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可以有效的提高工程設(shè)計質(zhì)量，降低安全隱患，減少投資浪費。

二、探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是要通過對擬建項目進行模型的優(yōu)化、計算方法的優(yōu)化，并在計算和模擬的基礎(chǔ)上制定有效的結(jié)構(gòu)方案，再進行驗證。

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立

在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，首要的問題是要根據(jù)實際的結(jié)構(gòu)特性設(shè)定成為相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，主要的有目標(biāo)控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。對于那些變化范圍比較小的，且在結(jié)構(gòu)的局部加強就能滿足要求的部分參數(shù)，將其確定為預(yù)設(shè)參數(shù)，從而減少計算的工作量;對于目標(biāo)函數(shù)，是要找到一組可以滿足預(yù)定條件的鋼筋截面積和截面的幾何尺寸，目標(biāo)是要讓總造價最小。對于約束控制函數(shù)，包括前度和穩(wěn)定約束、截面尺寸約束、結(jié)構(gòu)整體約束、構(gòu)建單元約束、正常使用狀態(tài)的上下限約束條件等。參數(shù)的設(shè)計必須要與實際情況和規(guī)范相符。

（二）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的計算方法

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計計算方案的確定上，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來的變量多、約束條件多等情況，因此在計算過程中，一般的做法是先將有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束條件再進行求解，可選用的計算方有拉式乘子法、復(fù)合形法等。結(jié)構(gòu)選型、尺寸和參數(shù)設(shè)計完成后，在計算方案的基礎(chǔ)上設(shè)計優(yōu)化程序。并在得到計算結(jié)果后，對結(jié)構(gòu)進行綜合分析，最后確定最合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)來逐步改善房屋建筑的使用性能，進而提高經(jīng)濟性，大力降低工程成本造價。在建設(shè)工程項目中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)主要應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計以及抗震設(shè)計等各個分部階段環(huán)節(jié)，應(yīng)用廣泛，其發(fā)揮的效能也十分明顯。

（一）樹立精品意識

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程是結(jié)構(gòu)工程師打造設(shè)計精品的過程，預(yù)算專業(yè)提前到設(shè)計方案階段，為結(jié)構(gòu)工程師提供必要的經(jīng)濟分析數(shù)據(jù)，通過結(jié)構(gòu)工程師與造價工程師對設(shè)計質(zhì)量、品質(zhì)的經(jīng)濟指標(biāo)的全程控制，實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟的統(tǒng)一。

（二）優(yōu)化設(shè)計中正確理解應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀以及便于施工是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目的。因此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不但要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，也同時要對建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文的概念、定義、前提條件及適用范圍有較為詳細(xì)的了解，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，能夠把自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案科學(xué)的融入到整個項目工程中。對于一些大面廣的工程中，某些條文規(guī)定不可避免的偏于保守，同時，也有些條文對一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計工程條文安全性不足。因此，建筑結(jié)構(gòu)工程師在優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)該充分利用扎實專業(yè)知識與豐富的設(shè)計經(jīng)驗，對上述問題做出科學(xué)與正確的判斷，從而能夠把握設(shè)計，使設(shè)計成果逐步優(yōu)化，不斷創(chuàng)新。

（三）結(jié)構(gòu)工程師要積極參與工程前期規(guī)劃及方案

建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動參與前期工程規(guī)劃及建筑方案，是實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重點內(nèi)容。因為，在在實際施工中，建筑結(jié)構(gòu)工程建筑師難以把握對結(jié)構(gòu)體系的受力的正確分析，相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動地參與前期方案設(shè)計，幫助建筑師構(gòu)思與逐步創(chuàng)新，使得建筑師的建筑理念得以完美的體現(xiàn)。

（四）合理的結(jié)構(gòu)方案

要用整體的概念在待定的建筑設(shè)計中來完成結(jié)構(gòu)整體方案的構(gòu)思，處理好構(gòu)件與構(gòu)件，構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，充分利用和發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的最佳受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力、剛度及良好的延性，盡可能使結(jié)構(gòu)受力與傳力簡單、直接、明確，使之整體結(jié)構(gòu)安全可靠協(xié)調(diào)一致，使建筑的型心與重心重合，避免及減小外力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)平面規(guī)則對稱與豎向剛度的均勻一致，可能達到結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全經(jīng)濟。

（五）建筑結(jié)構(gòu)各部門相互協(xié)調(diào)與合作

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，涉及到的專業(yè)也很廣，各個專業(yè)必須相互協(xié)調(diào)與配合。依據(jù)建筑學(xué)發(fā)展角度出發(fā)，現(xiàn)代建筑是綜合性產(chǎn)品，包括建筑、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等要素。因此，建筑工程在工程實施中，應(yīng)該大力加強分工與合作，將各個構(gòu)成要素進行充分有機結(jié)合，為打造出完美的作品夯實基礎(chǔ)。在建筑工程項目設(shè)計中，最重要的環(huán)節(jié)是建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計，只有將這兩個環(huán)節(jié)充分結(jié)合，建筑工程實用、經(jīng)濟、美觀大方效果才能充分體現(xiàn)，同時，建造結(jié)構(gòu)受力更趨向合理性，大大降低了成本，簡化了施工。但在建筑設(shè)計中，一些建筑設(shè)計人員不遵循建筑的基本力學(xué)規(guī)律，過于注重設(shè)計方案創(chuàng)作的新奇性，導(dǎo)致這建筑結(jié)構(gòu)難于處理，因此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須通過強化各個專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)，可能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)合理，成本降低。

（六）提高材料的利用率

結(jié)構(gòu)的效能設(shè)計主要考慮充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能，有效的減少結(jié)構(gòu)材料的消耗，達到“少費多用”的目的。各種高強材料：高強度鋼筋、高強度混凝土等；各種輕型材料如：輕骨料混凝土、輕型隔墻的合理利用，可以有效的減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重，減小水平地震力的作用，減小基礎(chǔ)頂部荷載等等。

（七）充分考慮地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分之一，其造價根據(jù)工程所建地地基土的不同，基礎(chǔ)形式不同，其基礎(chǔ)造價也不同，但其造價占工程總造價的比例也不同，其比例占總造價的20~25%不等。地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，建筑物的高度與安全性等受地基基礎(chǔ)影響很大。建筑結(jié)構(gòu)中的地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須選擇合適的方案，要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件上部結(jié)構(gòu)形式、高度、層數(shù)、基礎(chǔ)頂部荷載，綜合進行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計，最大程度的節(jié)省造價。

總之，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目的是為了讓建筑設(shè)計年限內(nèi)能夠更好的發(fā)揮其作用而提出的。我們通過對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容和方法的剖析，指出了在實際應(yīng)用中如何來利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。所以，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是在堅持可持續(xù)發(fā)展觀、充分利用有限資源的基礎(chǔ)上提出的，是符合社會發(fā)展需要的有力舉措。

參考文獻：

篇3

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；優(yōu)化設(shè)計；鋼筋；結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計風(fēng)格多種多樣，不同建筑的功能性也大不相同，依據(jù)設(shè)計角度的不同，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計需要依據(jù)具體情況來制定的。工業(yè)建筑的建設(shè)是十分復(fù)雜的，對于建筑的荷載也是比較大的，為了解決在工業(yè)運作上高分貝的噪音和污染物等情況需要對于工業(yè)建筑的建筑工藝結(jié)構(gòu)進行更高層次的優(yōu)化設(shè)計。

1 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的探討

1.1 工業(yè)建筑優(yōu)化設(shè)計的目的

在現(xiàn)代工業(yè)建筑的優(yōu)化設(shè)計中，根據(jù)不同建筑優(yōu)化需求的目標(biāo)不同可以將其分為兩種。第一種是傳統(tǒng)概念上的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化，其中包含了對于結(jié)構(gòu)成本結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、設(shè)計質(zhì)量的提升以及能夠保障結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，完全滿足現(xiàn)代社會低碳環(huán)保的要求。第二種是通過建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計的優(yōu)化目的來達到企業(yè)工業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)的要求，實現(xiàn)對于建筑整體結(jié)構(gòu)的布局和設(shè)備的放置以及施工流程數(shù)據(jù)的分析和處理，以提高工業(yè)生產(chǎn)的工作效率，增加企業(yè)的市場競爭力。

1.2 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的隊伍建設(shè)

受到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對設(shè)計優(yōu)化人員的要求具備專業(yè)性和技術(shù)性的影響，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化需要企業(yè)建立科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計隊伍為中心開展工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的團隊?wèi)?yīng)該包括專業(yè)的建筑工程師來對于建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)進行分析和設(shè)計，還有要具備工藝技術(shù)人員來完成對于工藝布局和工藝流程的數(shù)據(jù)分析理解[1]，對于建筑結(jié)構(gòu)的要求進行解讀，分析所設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案的可行性和合理性?；A(chǔ)團隊中還需要配備相應(yīng)的工程機械設(shè)備工程，來完成對于設(shè)備的安置和使用和結(jié)構(gòu)布局等進行分析處理，最終確保設(shè)備能夠安全合理的運行。工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要做到以基礎(chǔ)團隊為核心開展工作，才能確保在工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的科學(xué)發(fā)展。

1.3 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中存在的問題

在現(xiàn)代工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的經(jīng)驗研討和共享中，多數(shù)設(shè)計團隊和建筑工程師都對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的提出了不同的見解。首先建筑物內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對空間美學(xué)的設(shè)計會造成產(chǎn)生巨大的影響。除此之外，在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的項目中，會因為部分設(shè)計人員因為經(jīng)驗不足缺乏對整體建筑結(jié)構(gòu)布局的認(rèn)知，從而導(dǎo)致對建筑工藝的使用和了解不足，造成建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的成果不突出，進而會出現(xiàn)許多企業(yè)對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的工作不支持、不認(rèn)可等問題。在上述工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，工業(yè)建筑物內(nèi)部對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計是所有建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中最重要的方向。工業(yè)建筑施工建設(shè)的項目中占據(jù)總成本七成以上的是材料的費用，其中鋼材料的價格就達到幾千元一噸。在保障建筑物整體工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用科學(xué)、合理的方式減少建筑物中鋼材料的使用比例可以有效的降低工程造價。因此對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中要合理優(yōu)化和使用鋼材料，實現(xiàn)降低成本的目標(biāo)，確保企業(yè)的經(jīng)濟效益的增長。我國工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，由于部分工業(yè)建筑在概念性的優(yōu)化設(shè)計在整體設(shè)計方向上缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)，所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化中會存在較大的差異，嚴(yán)重影響了建筑物整體的設(shè)計和施工，針對這一特殊情況的產(chǎn)生，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計上應(yīng)該更加靈活的應(yīng)用和制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體方案，以具體的建筑數(shù)據(jù)作為參考依據(jù)來對建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計進行優(yōu)化處理，以提高優(yōu)化效果。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，由于工業(yè)結(jié)構(gòu)的特殊性，所以會對建筑物內(nèi)部的管理工作需求以及數(shù)字化辦公產(chǎn)生一定的影響，在工業(yè)建筑使用之后仍然會有各崗位的人員不斷出入來操縱內(nèi)部各設(shè)備和軟件，因此在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化上需要充分考慮結(jié)構(gòu)布局的影響。綜合考慮各建筑內(nèi)部的設(shè)備使用和工作管理的需求，對工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行充分的分析和研究，提高企業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量，降低企業(yè)對成本的投入，提高企業(yè)的發(fā)展和進步。

2 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和設(shè)計方案

工業(yè)建筑優(yōu)化設(shè)計可以在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案和屋蓋系統(tǒng)方案這三個方向上對建筑結(jié)構(gòu)模型進行優(yōu)化分析?？梢栽谛吞柕倪x擇、受力分析時和資金等方面投入等實施的過程中圍繞結(jié)構(gòu)優(yōu)化的總體目標(biāo)進行優(yōu)化，以便最終能達到經(jīng)濟適用、安全可靠、高效環(huán)保、以人為本的要求。通過參數(shù)的選擇和確定的方式來建筑工程的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在過程中可以通過設(shè)計多個變量和約束條件的來對非線性結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化處理。在方案結(jié)束后，通過編制來進行運算就可以實現(xiàn)對于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最終確立。[3]

2.2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的注意事項

現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，我國大部分建筑師都不會參與到前期方案的制定和設(shè)計上，對于結(jié)構(gòu)合理性和可行性的問題充分的認(rèn)知，在后期的工程建設(shè)和方案的設(shè)計中增加了困難，這就需要加大對于工程的投入和使用。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計前期就引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計理念，這樣不僅能夠從全局的角度來分析和理解工程優(yōu)化設(shè)計的需求和作用，還能降低企業(yè)資金的投入，在工程的前期就進行有效的控制。根據(jù)不同的建筑工程所處的地理環(huán)境、周邊位置以及選擇合適的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來制定工業(yè)建筑的設(shè)計優(yōu)化方案。把握對于工業(yè)建筑內(nèi)部的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，例如在鋼筋的選擇上，要符合對于扭轉(zhuǎn)力和抗拉力的要求。[4]工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠通過對于優(yōu)化活動的開展情況，來降低在管理過程中對人力、物力和移動距離的投入，提高企業(yè)的工作效率，降低企業(yè)對于工業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)的成本投入?，F(xiàn)工業(yè)建筑內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益增多。對于工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員缺乏對于鋼結(jié)構(gòu)工藝的深入了解和探討，十分容易造成優(yōu)化設(shè)計的效果不突出，達不到預(yù)期的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 建立完善的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系

目前國內(nèi)的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，由于對各工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計缺乏一個統(tǒng)一的指導(dǎo)和管理，就會出現(xiàn)建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化不合理的問題。因此在對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化之前就必須建立一個完整的管理體系，通過管理體系和工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中出現(xiàn)地問題進行相互驗證，來及時掌握管理體系中存在的問題，及時發(fā)現(xiàn)及時解決，并對管理體系進行完善，相關(guān)崗位的工業(yè)人員也要針對管理體系的建立來采取更加合理的管理方式，不斷完善工作內(nèi)容，以此實現(xiàn)對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化質(zhì)量管理的目標(biāo)，提高工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的質(zhì)量和后期的使用效率。

3 結(jié)束語

我國工業(yè)化的發(fā)展速度在不斷的提高，工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的規(guī)模也在逐步的擴大，新的工業(yè)園區(qū)對于園區(qū)內(nèi)的工業(yè)建筑的相關(guān)要求也更加的嚴(yán)格。針對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和特殊性，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該重視對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)注度。充分利用工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案來優(yōu)化技巧、降低對于工業(yè)建筑的整體投入，節(jié)約成本，降低工程總資本的投入。同時要滿足工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計優(yōu)化過程中對工業(yè)職能的需求。隨著市場競爭逐步朝向白熱化的發(fā)展趨勢，企業(yè)的經(jīng)營管理成本已經(jīng)成為影響企業(yè)在未來發(fā)展重要因素。

參考文獻

[1]李曉光.工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，

2014，10：194.

[2]吳士杰.對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的幾點思考[J].科技尚品，2015，9：14+19.

篇4

針對傳統(tǒng)的安全因數(shù)法考慮載荷和強度不確定性因素對飛機安全性的影響太籠統(tǒng)，無法從根本上減輕飛機結(jié)構(gòu)質(zhì)量的問題，提出一種飛機結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計方法.根據(jù)應(yīng)力強度干涉模型計算結(jié)構(gòu)單元的可靠度，建立以單元滿可靠度為準(zhǔn)則的優(yōu)化模型，實現(xiàn)包含可靠性約束的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化.該功能已經(jīng)加入到COMPASS中.算例結(jié)果表明該方法能夠減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，改善結(jié)構(gòu)可靠度. 該方法為開展飛機結(jié)構(gòu)不確定性設(shè)計提供技術(shù)手段.

關(guān)鍵詞：

飛機； 薄壁結(jié)構(gòu)； 準(zhǔn)則法； 可靠性； 優(yōu)化設(shè)計； 關(guān)鍵元； COMPASS

中圖分類號： V214.19

文獻標(biāo)志碼： B

0引言

隨著輕質(zhì)材料的大量應(yīng)用，飛機結(jié)構(gòu)的質(zhì)量越來越輕、性能越來越好.例如，歐美兩大飛機制造商空客和波音公司最新研制的A350和B787客機，復(fù)合材料的使用量已達到甚至超過50%，新型金屬合金材料也占有較高的比例.輕質(zhì)材料的大量使用雖然能大幅減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，但并不能從根本上解決結(jié)構(gòu)質(zhì)量突出的問題，主要原因在于當(dāng)前飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計仍沿用確定性設(shè)計思想即安全因數(shù)法，該方法比較保守，籠統(tǒng)考慮載荷和強度不確定性因素對安全性的影響.[1]為解決傳統(tǒng)設(shè)計存在的不足，飛行器設(shè)計嘗試開展可靠性設(shè)計.[2]在現(xiàn)有工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，本文提出一種可行的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計方法，并以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)COMPASS為平臺，研究考慮可靠性約束的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.目前，該方法主要針對飛機薄壁結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)需展開相應(yīng)研究，包括失效分析和可靠性分析等.

1優(yōu)化設(shè)計現(xiàn)狀

篇5

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；策略

Abstract: this paper first discusses the building structure optimization design of the basic theory, and then studied building structure optimization design strategy, security and economic, and has strong value and significance, for reference.

Keywords: building structure; Optimization design; strategy

中圖分類號：TU318文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本理論

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在建筑工程的決策階段、設(shè)計階段、建設(shè)階段。在建筑工程的決策階段，確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計所要達到的總體目標(biāo)，滿足本體功能，最大程度保障安全性，縮減投資成本；在建筑工程的設(shè)計階段，確定每一個子系統(tǒng)及整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布局；在建筑工程的建設(shè)階段，以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計為建設(shè)原則，組織建設(shè)好每一個子系統(tǒng)從而實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局。決策階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇是關(guān)鍵，設(shè)計階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是核心，建設(shè)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)是基礎(chǔ)，3個階段互相驗證、互為補充、缺一不可。

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本要求:

（1）功能性

建筑是人類的基礎(chǔ)物質(zhì)生存環(huán)境，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的終極目標(biāo)就是為了滿足人類對物質(zhì)生存環(huán)境的最大化需求。對功能性的滿足也不再局限于傳統(tǒng)的實用，而是增添了舒適性、美觀性、協(xié)調(diào)性等多種新元素，滿足人類對基礎(chǔ)物質(zhì)生存環(huán)境的更高要求。

（2）安全性

建筑作為人類生存的基礎(chǔ)生存環(huán)境，與人類的生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)，安全性成為建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的必然考慮因素。一味追求建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，忽略決策階段、設(shè)計階段、建設(shè)階段的安全性，其作為建筑不但沒有任何實際意義，反而會給人類正常生產(chǎn)和生活帶來致命的危害。因此，安全性是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的必然考慮因素。

（3）經(jīng)濟性

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性是市場經(jīng)濟條件下對資源配置提出的新要求。經(jīng)濟性是指通過建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，最大化的節(jié)約各種材料資源，達到減少建設(shè)成本的目標(biāo)。另外，各種材料資源都存在一定的稀缺特性，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計能科學(xué)合理的減少材料的使用量，節(jié)省建設(shè)材料使用成本。

（4）環(huán)保性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的環(huán)保性是繼經(jīng)濟性之后的一大更高要求，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程通過材料選用品種的環(huán)保、整體布局的環(huán)保來體現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展理念。在建筑資源的材料選用方面，在保證建筑本體功能性、安全性的基礎(chǔ)上，最大可能的選擇節(jié)能環(huán)保型材料，同時，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的整體布局中，不僅強調(diào)建筑主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一與環(huán)保，也包括建筑建設(shè)過程中廢舊材料的處理與應(yīng)用，更不能忽略建筑未來使用過程中對環(huán)境產(chǎn)生的重要影響。另外，材料選用的環(huán)保、整體布局的環(huán)保也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中安全性的體現(xiàn)。

2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的策略、安全與經(jīng)濟

2.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的材料選用

基于物理學(xué)與建筑學(xué)的基本原理，建筑結(jié)構(gòu)各個點、線、面都呈現(xiàn)出一定的力學(xué)承載力特征，而力學(xué)承載力本身的載體就是材料，通過各種材料的配置，加強構(gòu)件的強度、剛性與延展性，鋼筋混凝土材料的打造適應(yīng)了這一趨勢。工程實踐證明，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，梁柱是主要的承受載體，打造鋼筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的抗壓力。因此，在工程建設(shè)實踐中，采用高標(biāo)號的鋼筋混凝土，可以減少梁柱等構(gòu)件的橫截面，減輕結(jié)構(gòu)本體的重量，同時也擴大了使用空間；而梁板以受彎為特性，采用高強度鋼筋，能科學(xué)合理的減少鋼筋的使用量。另外，結(jié)構(gòu)建設(shè)者應(yīng)科學(xué)合理的匹配鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋與混凝土的投放比例，最大限度發(fā)揮鋼筋混凝土復(fù)合材料的復(fù)合特殊性能，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)中，在結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層、受力復(fù)雜的銜接點部位與大跨度結(jié)構(gòu)上，采用型鋼混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土是比較好的選擇，同時保證高層建筑功能性、安全性、經(jīng)濟性的最大化性能發(fā)揮。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建設(shè)過程中，存在非常多的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板中混凝土標(biāo)號過高的情況，一味追求高標(biāo)號混凝土是沒有任何意義的，高標(biāo)號的混凝土無法理想發(fā)揮其強度性能，反而為抵抗高強混凝土較大的收縮變形和滿足最小配筋率要求，板中鋼筋的配筋量卻相繼增加，直接導(dǎo)致鋼筋的使用量增加，間接影響工程投資成本的提高。

此外，隨著近年來地震、洪水、泥石流等自然災(zāi)害的不斷增多與強度提高的趨勢，對建筑材料的抗震性、抗水性、抗土性提出了新的要求，因此，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的決策階段、設(shè)計階段、建設(shè)階段，都必須考慮材料的品種、質(zhì)量、價格、對周圍環(huán)境的適應(yīng)程度，在最小化犧牲經(jīng)濟性的同時，最大化保證建筑結(jié)構(gòu)的功能性、安全性、環(huán)保節(jié)能性。

2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的構(gòu)件布置

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的構(gòu)件布置主要涉及梁、柱子、剪力墻的布置與設(shè)計。目前，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計大多采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，這種體系由鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土剪力墻2部分組成，框架的梁柱為剛接，框架與剪力墻可為剛接，也可為鉸接。高層建筑體日趨復(fù)雜，各種不同功能的建筑用房綜合在一起，組成形態(tài)各異的高層建筑，給建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計增加了一定的難度。而框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系具有靈活組成使用空間的優(yōu)點，比較容易滿足建筑物的使用要求，而且框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系有較高的承載力，較好的延伸性和整體性，并且具備很強的吸收地震力的能力，從而大大減小了結(jié)構(gòu)本身的側(cè)移。因此，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的實踐過程中，在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻剛度的確定除了必須滿足強度條件外，還必須使結(jié)構(gòu)具有一定的側(cè)向剛度?；诖?，剪力墻剛度的大小將直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性及工程造價成本。另外，在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)初步設(shè)計階段，簡捷、準(zhǔn)確地確定框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻最優(yōu)數(shù)量，即可避免重復(fù)、繁瑣的結(jié)構(gòu)剛度調(diào)整計算，還可以達到減少經(jīng)濟成本的目標(biāo)。

梁的選用與布置。常規(guī)梁經(jīng)濟性最好，但嚴(yán)重影響建筑層高，尤其是在目前土地資源有限的情況下，最終還是無法實現(xiàn)社會整體經(jīng)濟效益的最大化；寬扁梁能減少梁的截面高度，增加建筑物的凈高。在建筑物總高度限制的情況下，可以增加層數(shù)，以獲得更多的建筑面積。但寬扁梁在經(jīng)濟指標(biāo)上與常規(guī)梁相比并不是最優(yōu)，由于y方向截面高度減小，使得縱向鋼筋的配筋率較高，同時撓度偏大。在跨度進一步加大的情況下，也可采用預(yù)應(yīng)力梁，以滿足建筑物的特殊要求，但費用較高。此外，高層建筑框架柱截面大小主要由軸壓比控制，在上部軸力一定的情況下，可以通過加大柱截面、提高混凝土設(shè)計強度、加大柱箍筋、采用鋼混凝土柱等不同方法來控制柱軸壓比，最大化程度保證功能性與安全性。

2.3結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的整體布局

為實現(xiàn)這些目標(biāo)，建筑結(jié)構(gòu)決策者與設(shè)計者須從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的全局觀念出發(fā)，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計中的點、線、面，確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體布局，處理好點、線、面之間的架構(gòu)關(guān)系，借助于材料的選用、構(gòu)件的布置，充分發(fā)揮單個構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)的配合與協(xié)調(diào)，使之能實現(xiàn)最佳受力狀況，既實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)良好的承重力、剛性與延展性，也實現(xiàn)單個構(gòu)件的最大化與最佳化利用，保證達到建筑設(shè)計的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)建筑功能性、安全性與經(jīng)濟性的多重目標(biāo)。

結(jié)語

通過建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，是實現(xiàn)建筑本體功能與控制建筑造價成本的重要手段。另一方面，建筑投資者或開發(fā)商不能過分強調(diào)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性，通過減少材料、降低技術(shù)、放低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來追求經(jīng)濟性，同時也反對一味重視技術(shù)要求、忽略經(jīng)濟成本的做法。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的終極目標(biāo)是實現(xiàn)建筑的本體功能性、安全性、經(jīng)濟性與環(huán)保性。因此，在保障全面發(fā)揮建筑本體功能性、保證安全性的條件下追求建筑投資建設(shè)的經(jīng)濟性與環(huán)保性是建筑建設(shè)的科學(xué)合理選擇。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，未來的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者將遵循功能性、安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性四位一體的設(shè)計思路，真正實現(xiàn)未來建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，為人類提供一個更好的物質(zhì)生存與發(fā)展環(huán)境。

參考文獻：

[1].徐培福.復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2] 孫國正.優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用[M].北京:人民交通出版社，2004.

[3]肖燕武.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2007（35）：107.

篇6

關(guān)鍵詞：深基坑支護；細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化；問題分析

為了解決日益短缺的地下空間和城市人口膨脹之間的矛盾，保持城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢，城市建設(shè)中的深基坑工程已經(jīng)成為城市化建設(shè)的重要內(nèi)容。在深基坑工程建設(shè)中，由于設(shè)計不當(dāng)導(dǎo)致的工期延誤、影響周邊居民生活的問題屢屢發(fā)生，而造成這些問題的主要原因就是在整體滿足深基坑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的情況下而忽略了細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的問題。因此，采用深基坑支護優(yōu)化設(shè)計是對傳統(tǒng)設(shè)計的一種補充，能夠避免設(shè)計原因造成的深基坑工程事故的發(fā)生，并且能夠保證深基坑工程建設(shè)做到經(jīng)濟和安全。

1深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是對具體方案進行細(xì)部優(yōu)化和計算，優(yōu)選支護樁的樁徑、樁距，以及支撐點和錨桿的層數(shù)、位置。通過優(yōu)化計算解決約束極小化的問題，降低深基坑工程的總體造價。計算出深基坑支撐位置的限定、樁頂端以及坑壁坡的坡頂位置的要求等[1]。深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本要求和主要內(nèi)容，前者包含了基本設(shè)計方法和理念，按照基坑工程規(guī)范，深入分析研究細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程。同時對施工現(xiàn)場，如現(xiàn)場的布置情況進行詳細(xì)了解，如基坑支護的高度、位置等。另外還要深入分析深基坑工程所在場地的工程地質(zhì)和周邊荷載狀況，對深基坑支護進行參數(shù)調(diào)整，由專業(yè)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)組織設(shè)計，發(fā)現(xiàn)問題或者隱患及時解決。

2細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1設(shè)計組合爆炸

深基坑工程的細(xì)部優(yōu)化設(shè)計一般采用數(shù)學(xué)描述，選取合適的設(shè)計變量，確立和建立目標(biāo)函數(shù)、約束條件。但是細(xì)部設(shè)計變量大多是離散性質(zhì)的，由于空間的龐大性，因此存在優(yōu)化設(shè)計組合爆炸的問題，需要尋求一種對優(yōu)化結(jié)果進行篩選的方法，將約束條件中各類基坑支護設(shè)計規(guī)范的條文、規(guī)則和設(shè)計準(zhǔn)則進行分析，得到最優(yōu)的設(shè)計變量和綜合造價目標(biāo)函數(shù)。

2.2傳統(tǒng)方法得到結(jié)果與實際不符

要獲得支護細(xì)化設(shè)計模型中的約束條件，需要采用不同的深基坑支護模式，進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計算和分析。例如對土釘墻側(cè)向土壓力進行計算，傳統(tǒng)的方法是朗肯土壓力和庫侖土壓力的計算方法，這些方法往往對墻背和土之間的相互摩擦剪切作用和土釘墻的放坡角度不加以考慮，產(chǎn)生與實際工程不符合的情況，需要建立能夠直接用在墻背和土之間摩擦力計算的土壓力計算公式，分析土拱效應(yīng)下的土壓力，得到土壓力合力、壓力強度等的解析公式[2]。

2.3難以提供準(zhǔn)確的計算參數(shù)

深基坑支護結(jié)構(gòu)中的安全性分析，主要采用極限平衡分析、工程有限元分析等方法。但是上述方法對于土釘墻截面模型等信息難以提供準(zhǔn)確的計算參數(shù)，產(chǎn)生憑借經(jīng)驗給定臨界破壞面的位置進行定性分析等缺點，導(dǎo)致最終的計算參數(shù)與實際情況不符。因此，需要假設(shè)合理、計算簡單的土釘墻穩(wěn)定分析模型，為優(yōu)化設(shè)計提供關(guān)鍵性數(shù)據(jù)[2]。

2.4遺傳算法的缺點

深基坑細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計通常采用的是遺傳算法，這種遺傳算法存在著迭代過程中適應(yīng)度值標(biāo)定方式復(fù)雜，最優(yōu)值附近收斂速度慢、過早的收斂到局部最優(yōu)解等問題。因此在現(xiàn)有的遺傳算法基礎(chǔ)上，應(yīng)加以改進，以提高計算精度和優(yōu)化算法的收斂速度，建立起排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻的優(yōu)化系統(tǒng)。

3細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要措施

3.1采用先進的設(shè)計理念

為了提高深基坑支護質(zhì)量，在工程建設(shè)中應(yīng)采取有效的措施對細(xì)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從設(shè)計步驟進行優(yōu)化，采用先進的設(shè)計理念。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸興盛，對深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，在設(shè)計理念上已經(jīng)開始綜合考慮各項因素，而不是傳統(tǒng)的片面性分析較為突出的特征。通過計算機網(wǎng)絡(luò)計算選取最優(yōu)的深基坑支護模型，短時間內(nèi)遴選深基坑支護方案，以較低的投入獲取最優(yōu)的設(shè)計理念和方法，經(jīng)濟效益自然就會提升[3]。

3.2敏感性分析

對于深基坑細(xì)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在數(shù)學(xué)模型的建立上，應(yīng)注意約束條件的確定、設(shè)計變量的選取、目標(biāo)函數(shù)的建立等方面的內(nèi)容，對關(guān)鍵變量應(yīng)采用敏感性分析的方法進行篩選。確定設(shè)計變量時，標(biāo)準(zhǔn)是目標(biāo)函數(shù)的貢獻大小。對于約束條件要指出變量的值域，規(guī)范相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)，并且采用工程綜合造價為設(shè)計目標(biāo)。采用敏感性分析，針對支護結(jié)構(gòu)中的主要變量，包括地下連續(xù)墻、排樁支護結(jié)構(gòu)，混凝土等級以及土釘墻的設(shè)計主要變量等，敏感性分析的內(nèi)容眾多，如樁身的變形、安全系數(shù)的影響、土釘孔徑等。篩選分析結(jié)果，得到深基坑支護結(jié)構(gòu)中的主要約束條件，構(gòu)造以綜合造價為目標(biāo)的最優(yōu)化結(jié)果。

3.3科學(xué)的設(shè)計步驟

包括對深基坑支護工程進行支護結(jié)構(gòu)的大小、形狀以及參數(shù)的設(shè)定，對變量進行確定和優(yōu)選，對支護細(xì)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。在對目標(biāo)函數(shù)進行精確計算后，明確細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)。同時明確相關(guān)的約束條件，在此基礎(chǔ)上進行深基坑的支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，最后還要建立安全可靠的設(shè)計模型，完成深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。例如對排樁結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻支護主要設(shè)計變量-樁徑或墻體嵌固深度、厚度、混凝土等級、支撐位置，土釘墻的主要設(shè)計變量-土釘入射角、土釘孔徑、土釘水平間距和垂直間距等提出主要約束條件的優(yōu)化，并且以約束條件和優(yōu)化設(shè)計變量為依據(jù)構(gòu)造的目標(biāo)函數(shù)，在充分保證支護結(jié)構(gòu)安全性的前提下，能夠在最大程度上減少工程實際造價。

4結(jié)束語

深基坑工程支護技術(shù)的要求和難度越來越高，在保證安全的情況下節(jié)省工程造價，采取科學(xué)合理的措施加大深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是十分重要的。當(dāng)前，此項工作面臨著方案復(fù)雜、技術(shù)難度大、缺乏設(shè)計資料等問題，因此今后的發(fā)展方向，是依托國家關(guān)于深基坑支護優(yōu)化設(shè)計集成系統(tǒng)的研究以及工程示范的標(biāo)準(zhǔn)，研究建立深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，強化不同支護型式的結(jié)構(gòu)安全性，通過優(yōu)化算法，開發(fā)出更完善的深基坑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。

參考文獻：

[1]丁敏.深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用研究[D].重慶大學(xué),2012.

[2]潘威,趙軒.深基坑支護細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用研究[J].建設(shè)科技,2015,(7):109-110.

篇7

【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)；建筑設(shè)計；優(yōu)化技術(shù)

當(dāng)今社會對房屋建設(shè)的要求不僅僅是對質(zhì)量的要求，更高層次上是對房屋建筑結(jié)構(gòu)方面的要求。所以作為房屋建筑公司不能夠停留在陳舊的思想觀念中，應(yīng)該緊跟社會發(fā)展的步伐甚至超越社會的發(fā)展，引領(lǐng)房屋建設(shè)的發(fā)展方向。這就要求其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須有滿足人類需求有效的實施優(yōu)化設(shè)計，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠使房屋具有美觀、經(jīng)濟、實用等方面的特點，并且在建筑過程中可以節(jié)省空間，提高建筑施工的效率。

一、房屋優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容

居民住房與商品房在結(jié)構(gòu)和用途上都不同，居民住房更加注重房屋優(yōu)化設(shè)計。房屋優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)是否實用，布局是否合理，外形是否美觀等等。房屋優(yōu)化設(shè)計的目的是滿足居民的需求，為居民提供滿意的住房，同時也能夠增加開發(fā)商的經(jīng)濟效益。通常情況下來講，具體的房屋優(yōu)化設(shè)計方案主要從整體布局和具體部件兩個角度進行分析，考慮。影響整體布局的主要因素有房屋的尺寸，包括房屋的長度，寬度，高度等等。影響具體部件的主要因素有鋼筋和混凝土的強度等等。對于這兩方面的設(shè)計必須要由專業(yè)的工程技術(shù)人員進行設(shè)計，并進行規(guī)范化的審核和監(jiān)督，這樣才能為房屋優(yōu)化設(shè)計的后續(xù)工作打好堅實的基礎(chǔ)，以達到房屋優(yōu)化設(shè)計的最終目標(biāo)。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就是指在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的時候，要改革設(shè)計理念，采取科學(xué)、先進的設(shè)計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達到最佳效果的設(shè)計方法。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要包括建筑物各個部分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，以及對建筑物整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就是在各種變量中選擇主要參數(shù)，并且構(gòu)建函數(shù)模型，采取科學(xué)、先進的方法計算得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型的建立步驟主要包括以下幾點：其一，變量選擇。一般而言，影響設(shè)計方案的重要數(shù)據(jù)，均可以稱之為變量。比如，工程目標(biāo)參數(shù)主要有房屋價格參數(shù)、預(yù)期產(chǎn)生損失參數(shù)；工程控制級約束參數(shù)主要有房屋結(jié)構(gòu)可靠性參數(shù)，等等。如果設(shè)計人員可以有效減小參數(shù)的變化幅度或者減少變量參數(shù)的參考，那么，就可以降低和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算、編程相關(guān)工作的難度，這樣設(shè)計人員就能夠快速的找到和設(shè)計目標(biāo)相符的數(shù)據(jù)。其二，函數(shù)確定。在多組函數(shù)中，設(shè)計人員可以根據(jù)房屋橫截面尺寸、鋼筋尺寸等數(shù)據(jù)選擇最相符的那組函數(shù)，對函數(shù)性質(zhì)予以分析，進而實現(xiàn)降低房屋造價的目的。其三，條件衡量。根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)耐用性、穩(wěn)定性的要求，房屋設(shè)計的約束條件主要有房屋尺寸、架構(gòu)剛性、架構(gòu)穩(wěn)定性、架構(gòu)體系規(guī)格、墻體裂隙限度、結(jié)構(gòu)可塑程度等。

（二）結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，經(jīng)常涉及很多計算過程，并且在優(yōu)化設(shè)計中，計算過程將會更加復(fù)雜、多變。在進行數(shù)據(jù)演算的時候，一定要將附加約束條件問題轉(zhuǎn)變?yōu)椴桓綆Ъs束條件問題，這樣就可以更快的計算出結(jié)果。通常情況下，計算方法主要包括符合型法、拉氏乘子法等。這些計算方法各有利弊，在實際設(shè)計過程中，一定要結(jié)合房屋建筑的實際情況，選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?，實現(xiàn)節(jié)約時間、節(jié)省精力的目的，保證優(yōu)化設(shè)計的合理性與科學(xué)性。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的作用

（一）提升建筑的安全性

通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，可以對原有設(shè)計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，在保證建筑整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省建筑材料，提升建筑的穩(wěn)定性和相應(yīng)的受力性能，確保建筑的使用安全。

（二）減低工程造價

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，運用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計后，與原設(shè)計方案相比，建筑工程的成本可以節(jié)約10%―30%左右，成本大大降低。同時，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，還可以充分發(fā)揮原材料的性能，確保建筑結(jié)構(gòu)各個單元之間的緊密聯(lián)系，提升建筑工程的經(jīng)濟性。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的方法

之前也提到，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所追求的最終效果，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性、美觀性、實用性以及施工的便利性。在房屋建筑中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計以及建筑的分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，主要包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)細(xì)部等多個方面，需要從結(jié)構(gòu)受力情況、整體布局、結(jié)構(gòu)造型以及成本造價等方面進行綜合分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)需要從房屋建筑的實際情況出發(fā)，以確保優(yōu)化設(shè)計作用的充分發(fā)揮。

四、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）工程概況

該住宅建筑整體高度30層，地下1層，采用鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻的形式。在結(jié)合實際需求和現(xiàn)場情況進行綜合分析后，采用了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的模式進行改進和創(chuàng)新，以計算機為輔助手段，對每一個施工階段的設(shè)計進行了優(yōu)化，同時針對整個建筑工程實行全局優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的方案與優(yōu)化前相比，不僅更加科學(xué)合理，而且節(jié)省了大量的成本，與優(yōu)化前相比，工程造價降低了 26%。

（一）優(yōu)化設(shè)計規(guī)范

在對該房屋建筑進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，設(shè)計人員嚴(yán)格遵循了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，不僅充分了解了結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的相關(guān)條例，而且結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際情況，對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方案進行了合理應(yīng)用。同時，針對結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中存在的不足，如安全性較差、要求過于寬松等，設(shè)計人員結(jié)合實際情況進行了適當(dāng)?shù)娜∩?，從而切實保證了設(shè)計成果的最優(yōu)化。

（二）前期參與

要想做到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計，制定出最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案，設(shè)計人員應(yīng)該積極參與到工程的前期規(guī)劃中去，充分了解工程設(shè)計的實際情況，針對客觀需求，有針對性地對建筑結(jié)構(gòu)形式進行選擇和規(guī)劃，從而形成一個科學(xué)合理、行之有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，為建筑工程的施工提供相應(yīng)的指導(dǎo)和參考。這樣，才能切實保證優(yōu)化設(shè)計的成果，保證建筑工程的質(zhì)量。而如果設(shè)計人員無視工程的前期規(guī)劃，盲目按照自身的經(jīng)驗對其進行優(yōu)化設(shè)計，就會由于對建筑結(jié)構(gòu)體系受力情況的把握不當(dāng)，出現(xiàn)無從下手的局面，影響設(shè)計成本的質(zhì)量。

（四）概念設(shè)計

對于房屋建筑而言，在相同的建設(shè)條件下，采取不同的結(jié)構(gòu)布局方式，就會產(chǎn)生不同的設(shè)計效果。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，應(yīng)該實現(xiàn)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化與概念設(shè)計的有機結(jié)合，這樣才能切實有效地提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的效果。這里的概念設(shè)計，主要是指將建筑的設(shè)計概念作為設(shè)計工作的重點，屬于一種貫穿設(shè)計整個過程的設(shè)計方法，主要是針對缺乏相應(yīng)數(shù)值的細(xì)節(jié)進行處理，如地震設(shè)防烈度量化等情況，如果單純依靠相應(yīng)的公式，得出的結(jié)果必然會與實際情況存在較大的差異，而采用概念設(shè)計的方法，則可以將數(shù)值作為一種參考依據(jù)，從而對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細(xì)節(jié)進行合理把握，提升結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的質(zhì)量。

綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對房屋建筑來說是非常重要的，不僅能夠降低工程造價，還能滿足人們的需求，提供給居民經(jīng)濟實用，安全美觀的住房，使居民感受到自己所花的錢是非常值得的。房屋建筑商應(yīng)該應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)公司利潤的最大化，從而提高公司的綜合競爭力。

【參考文獻】

[1]王也.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中華民居（下旬刊），2013，03

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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法

完美的建筑是在滿足人們使用功能及視覺感受的前提下，充分滿足使用者和社會所期望的各種要求。依據(jù)設(shè)計的要求，把力學(xué)概念與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進行有機結(jié)合，讓參與計算的量部分可以以變量部分出現(xiàn)，進而形成結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案域，運用數(shù)學(xué)手段，在域中找到可以滿足要求的結(jié)構(gòu)優(yōu)化最佳設(shè)計方案。由此可見，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不僅可以提高整體設(shè)計水量及設(shè)計質(zhì)量，還可縮短設(shè)計周期，從而降低整體工程造價，提高經(jīng)濟及社會效益。房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，在實施過程中，不僅要按照一切從實際出發(fā)的原則，更應(yīng)該結(jié)合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟效益的目標(biāo)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在滿足設(shè)計要求后，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該盡量縮小剛度、質(zhì)量中心的差異使平面布置規(guī)則，水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。為降低應(yīng)力集中，豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的本質(zhì)以力學(xué)理論和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為理論基礎(chǔ)，以計算機技術(shù)為工具，對建筑結(jié)構(gòu)涉及到的各個變量進行尋找優(yōu)化決策的先進的設(shè)計方法，其本質(zhì)就是求極值問題。（1）優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。建立正確合理的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵步驟，基于正確的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是得到正確優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)。例如，在優(yōu)化模型中，數(shù)學(xué)模型中的等式約束個數(shù)應(yīng)當(dāng)小于設(shè)計變量的個數(shù)，這樣才能求得最優(yōu)解。（2）優(yōu)化數(shù)學(xué)算法和優(yōu)化迭代控制。對于建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，雖然可用的優(yōu)化算法有多種，但是采用不同的優(yōu)化算法所得到的優(yōu)化效果和所花費的求解時間會有差別。所以，快速、有效的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一項關(guān)鍵技術(shù)。（3）結(jié)構(gòu)分析方法。絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題難以采用解析法求解，而是采用數(shù)值法的方法。數(shù)值解的尋優(yōu)實際上是一個優(yōu)化迭代過程，而每次優(yōu)化迭代都需要進行結(jié)構(gòu)分析。實現(xiàn)以上提到的關(guān)鍵技術(shù)需要經(jīng)過建立可靠的優(yōu)化模型，然后采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法進行求解。這其中選擇計算簡便且正確率高的優(yōu)化算法顯得尤為重要。

2民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和經(jīng)濟性的關(guān)系

第一點，結(jié)構(gòu)設(shè)計和用地之間的關(guān)系。在多層或者高層的民用建筑中，我們常說的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數(shù)越多，那么單位建筑的面積分?jǐn)偟恼嫉孛娣e相應(yīng)的就會越小。然而隨著層數(shù)日益變多，總體住宅高度也會不斷上升，隨之屋子間的距離也相應(yīng)的變大。通過這一闡述我們了解到，用地節(jié)約的多少并不會根據(jù)建筑樓層增加而按一定的約數(shù)變高。

第二點，結(jié)構(gòu)設(shè)計和造價之間的關(guān)系。一般建筑的樓層會在一定程度上影響到單位建筑的面積，但對每部分的結(jié)構(gòu)來講，具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區(qū)域，無論有多少層，都統(tǒng)一使用統(tǒng)一相同的房屋蓋。它跟層數(shù)增加無關(guān)，所以對屋蓋的資金投入也不會加大。因此，屋蓋處的單位面積資金投入會根據(jù)層數(shù)的不斷上升而表現(xiàn)出很明顯的降低。在建筑的基礎(chǔ)處，每層都共同使用一個基礎(chǔ)，因此隨著層數(shù)不斷增加，相應(yīng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受的荷重就會增加，因此我們必須要增加基本的荷載力。基礎(chǔ)地區(qū)的單位開銷雖然會根據(jù)層數(shù)的增加而呈現(xiàn)出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體，比如墻、梁或者柱等，會隨著層數(shù)的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應(yīng)的這些分部的單位房屋造價會有一定的提升。

第三點，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟性的關(guān)系。一般而言，住宅層數(shù)高矮將本質(zhì)的影響住宅開銷，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會慢慢上升，而且會加大結(jié)構(gòu)自重，進而還會增加柱以及基礎(chǔ)承受荷載力，于是讓電氣以及水衛(wèi)的管線同比例變長。如果將層高降低，那么可以有效地節(jié)省材料物資，而且還可以節(jié)約能源等，對于抗震非常有利，能最大程度的節(jié)約金錢輸出。另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對于節(jié)約土地資源有很大的作用。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用實踐

結(jié)構(gòu)方案的建立過程即工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。伴隨急速更新發(fā)展的計算機硬、軟件產(chǎn)業(yè)，憑借計算機、力學(xué)、數(shù)學(xué)一系列方法，將結(jié)構(gòu)設(shè)計做到最優(yōu)化技術(shù)推廣。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計其設(shè)計原則和過程是相同的，不同之處在于傳統(tǒng)設(shè)計缺少安全、經(jīng)濟性作為衡量準(zhǔn)則。最優(yōu)設(shè)計則是在安全、經(jīng)濟準(zhǔn)則基礎(chǔ)之上，利用計算機作為輔助技術(shù)，非常便利地實現(xiàn)了分析計算、設(shè)計、出效果圖等整套程序的自動化，大大提升了設(shè)計整體效果及質(zhì)量。為了達到降低工程造價之目地，在不更改使用性能的基礎(chǔ)之上，就要對結(jié)構(gòu)進行最優(yōu)化設(shè)計。由此可見結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是較為寬廣的課題之一。它不僅應(yīng)用于項目的前期、整體、抗震設(shè)計，在舊房改造期間的各個環(huán)境均有廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用實踐中應(yīng)注意的問題如下：

3.1前期方案設(shè)計期間將結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化參與其中

建筑方案設(shè)計前期如有一個優(yōu)秀的、合理的設(shè)計方案，并參與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，就會爭取到非常優(yōu)秀的開端。但目前在前期設(shè)計方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對建筑類別有所針對，并進行合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設(shè)計初期應(yīng)注意建筑方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，考慮結(jié)構(gòu)的合理及可行性。

3.2概念設(shè)計結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

概念設(shè)計主要作用于無具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無確定性的地震設(shè)防烈度，現(xiàn)實難免與計算式存在區(qū)別，那么設(shè)計時應(yīng)采取概念設(shè)計方法，使數(shù)值成為輔助及參考根據(jù)。為達到最佳優(yōu)化設(shè)計效果，設(shè)計人員應(yīng)該靈活運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計的過程同時要注意對于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角方向容易出現(xiàn)的裂縫，可歸結(jié)為矩形板。鋼筋選擇時應(yīng)注意：I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力相差卻相當(dāng)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)計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，應(yīng)在滿足基本規(guī)范要求之上，以達到安全、經(jīng)濟之目的。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化———下部地基基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)類型的選擇，要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條選擇最為合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案，以降低工程總造價為目的。例如對灌注樁樁長的選擇影響較大的樁端持力層的選擇，要多進行比較，最終確定最為合適的方案。

4結(jié)束語

我們常說，建筑是凝固的藝術(shù)，好的建筑師總希望可以通過建筑來合理的表達本身設(shè)計意圖，希望擁有藝術(shù)性以及實用性能的美妙融合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師們應(yīng)嚴(yán)格遵“安全、經(jīng)濟、合理”的設(shè)計理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，保證建筑工程取得良好的經(jīng)濟效益和質(zhì)量效益。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)；礦山機械設(shè)計；初步

礦山機械中的一些大型設(shè)備大部分是結(jié)構(gòu)件。據(jù)不完全統(tǒng)計，裝載機、牙輪鉆機、挖掘機等設(shè)備，其結(jié)構(gòu)件占60%以上。對這些以結(jié)構(gòu)件為主的設(shè)備，采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，其結(jié)果是很不理想的。慶幸的是，我們這行業(yè)的研究設(shè)計人員開始關(guān)注這個問題，做了一些有益的工作。如對一些機構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，用有限原方法進行結(jié)構(gòu)的靜動強度分析等等。但到目前為止，仍沒見到有關(guān)礦山機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的文獻。

一、礦山機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性和必要性

1.盡管有這樣那樣的困難，對礦山機械進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計還是有可能的。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用有三個前提條件：一是電子計算機的發(fā)展和普及，二是有限元理論和方法的發(fā)展；三是高效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。從目前情況著，電子計算機特別是微型電子計算機在科研、設(shè)計部門已日益普及，作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化基礎(chǔ)之一的有限元理論和方法是比較成熟的，而且有了不少通用的有限元分析程序；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論，經(jīng)過二十多年的發(fā)展也日臻成熟，無論是優(yōu)化準(zhǔn)則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法還是兩者的統(tǒng)一方法，其解題效率都比較高。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)目前已廣泛地應(yīng)用于航空部門、土建部門等。在礦山機械領(lǐng)域由于廣大科技工作者的努力，在有限元分析方面已取得了較大的進展。對牙輪鉆機、裝載機、挖掘機等主要礦山機械的有限元分析已全面展開。這就為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了直接的便利條件。給礦山機械的優(yōu)化提供了可靠的保證。

2.礦機中的一些主要設(shè)備如牙輪鉆機、裝載機、挖掘機等都具有一個比較明顯的特點，那就是：十分笨重，運輸不便。對這些設(shè)備采用傳統(tǒng)方法進行設(shè)計時，則往往難以找到一個理想的方案。其應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)往往是不太合理。而采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，可以在對原始設(shè)計方案進行有限元分析的基礎(chǔ)上，采用自動尋優(yōu)方法，就可以找到一個較理想的方案。使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布更加均勻，結(jié)構(gòu)更加合理。而且，從現(xiàn)在的文獻來看，設(shè)備的自重可以減輕25%左右，其經(jīng)濟效益是十分顯著的。因此，有必要對礦機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。

二、 礦山機械設(shè)計中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

1. 最大可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。"可靠性"的概念對我們并不陌生，但將可靠性概率引入超靜定結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，卻鮮為人知。而在工程設(shè)計中卻經(jīng)常希望在給定材料體積下盡可能合理地分布結(jié)構(gòu)材料，使結(jié)構(gòu)的可靠性盡可能地大，或是研究一個用料省、可靠性大的折衷方案。因此在礦山機械結(jié)構(gòu)件設(shè)計中，引入可靠性概率（結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成預(yù)定功能的概率）這一衡量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)，采用一次二階矩概率設(shè)計理論，以傳統(tǒng)的安全系數(shù)為目標(biāo)進行優(yōu)化，就可以提高結(jié)構(gòu)的安全度，而且使結(jié)構(gòu)更為合理。文獻"1"以結(jié)構(gòu)桿件截面積為設(shè)計變量進行了可靠性最大的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計表明這個方法是可行的。

2. 結(jié)構(gòu)模糊優(yōu)化設(shè)計。從目前的有限元程序，對于所給定的計算模型，其結(jié)果是比較精確的。但是對實際結(jié)構(gòu)而言，這個結(jié)果是不大可信的。這是與模型、載荷，約束的簡化等多方面因素有關(guān)。本來，這些因素在實際工作或結(jié)構(gòu)中是不大容易確定的，也就是說具有一定的"模糊性"。另外，對于有限元分析的計算工況的確定也是比較困難的。目前，我們在有限元分析中，一般是選擇典型工況進行，至于這典型工況的"典型性"則是由分析者自己確定。此外，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，還有許多東西是模糊的，目標(biāo)函數(shù)、約束條件、約束條件的右端項等等均具有一定的模糊性。最后，為了真正地得到滿足所有可能約束的結(jié)構(gòu)最佳組成，我們要對最后的尺寸和形狀作出決策。因為，對每種不同的工況，計算得到的"最優(yōu)值"是各不相同的，那么，在綜合所有計算工況時，究竟如何確定其最終尺寸呢？顯然，按滿應(yīng)力法則不大可行，因為滿應(yīng)力法是要求每一單元至少在一種工況下達到滿應(yīng)力狀態(tài)，這樣綜合的結(jié)構(gòu)就不可能是最輕結(jié)構(gòu)。因此，最后尺寸和形狀的決定也要借助模糊理論來解決。從模糊到精確，再從精確到模糊，這是符合歷史發(fā)展規(guī)律。

3.研制、推廣、應(yīng)用CAD軟件。根據(jù)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，借助計算機輔助設(shè)計，不但能對結(jié)構(gòu)的初始方案和改進方案快速地進行結(jié)構(gòu)分析和強度校核。而且還能開展以最輕重量的單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計和以機器工作性能、節(jié)省鋼材和結(jié)構(gòu)強度三大要素為出發(fā)點的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計。因此加速研制一些多功能的計算機輔助設(shè)計軟件，對于提高礦山機械設(shè)計的質(zhì)量，是很有必要的。目前，在農(nóng)機領(lǐng)域已經(jīng)有了用于微型機的大型多功能的MAS程序系統(tǒng)，不過，在優(yōu)化設(shè)計等方面，還有待進一步完善。應(yīng)用CAD軟件，可以在以下幾個方面起到明顯作用：一是提供合理的設(shè)計方案、節(jié)省鋼材和成本。二是提高產(chǎn)品設(shè)計水平。三是可找出結(jié)構(gòu)損壞的原因和有害振動的根源。四是可以對機器系統(tǒng)進行多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計。在研制CAD系統(tǒng)時，應(yīng)該注意的是：一是發(fā)掘較為普及的微型機的潛力。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析的完備性（結(jié)構(gòu)靜動分析、結(jié)構(gòu)靜動優(yōu)化計算機繪圖等）。三是適用于多種結(jié)構(gòu)型式，即適用于多單元的結(jié)構(gòu)（如桿、梁、板、殼等）。

三、發(fā)展方向

1.大力推廣應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展方向。航空、國防、造船等行業(yè)分別召開了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的學(xué)術(shù)交流會。土建部門還舉辦了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的專門講習(xí)班。機械工程學(xué)會召開的強度學(xué)術(shù)會議上也交流了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的論文。這說明在這些行業(yè)和部門，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)受到重視。因此，礦山機械設(shè)計部門的工作者（包括設(shè)計師、研究生和教師）應(yīng)該注意推廣和應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)?？梢耘e辦結(jié)構(gòu)優(yōu)化枝術(shù)講習(xí)班，召開礦山機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計學(xué)術(shù)交流會。學(xué)習(xí)工程設(shè)計人員應(yīng)該掌握結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本知識，學(xué)會使用一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件。對具體的結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設(shè)計，以提高整個礦山機械的設(shè)計水平。

2.礦機結(jié)構(gòu)從靜力優(yōu)化向動力優(yōu)化過渡。首先，我們要大力開展礦機結(jié)構(gòu)的靜力優(yōu)化設(shè)計，推廣應(yīng)用和完善現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序，研制和發(fā)展一些通用性較強而且又適合礦機特點的軟件包。其次，我們應(yīng)該在結(jié)構(gòu)靜力優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對礦機結(jié)構(gòu)進行動力優(yōu)化設(shè)入計。因為在靜力優(yōu)化時沒有考慮結(jié)構(gòu)的動力特性。如固有頻率、動態(tài)響應(yīng)等。而這些動力特性對于大部分礦山機械來說是比較重要的。如固有頻率對司機乘坐的舒適性以及共振破壞等都是很重要的。而結(jié)構(gòu)的動力優(yōu)化設(shè)計就是在靜力優(yōu)化的基礎(chǔ)上引進頻率約束，動強度約束，動剛度約束等。在理論上，進行動力優(yōu)化是沒有困難的，靜力優(yōu)化的結(jié)果可以作為動力優(yōu)化的初始值。

我們建議，在近幾年內(nèi)，應(yīng)該集中精力著手研究一些具有專業(yè)特色的典型的程序包。如底盤、車架、機架等結(jié)構(gòu)件的優(yōu)一化程序。按照結(jié)構(gòu)的通用性、統(tǒng)一性和組合性原則建立程序包，對結(jié)構(gòu)件進行選型優(yōu)化設(shè)計。當(dāng)然，如果在程序包中加上對整機參數(shù)的優(yōu)化、液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等等，可以使礦山機械的設(shè)計更趨自動化。

參考文獻：

[1]程耿東?？煽啃宰畲蟮慕Y(jié)溝優(yōu)化設(shè)計.計算結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)用.2010，No4

篇10

關(guān)鍵詞：房屋建筑；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；設(shè)計研究

中圖分類號： TU3 文獻標(biāo)識碼： A

引言

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對于自身的生活和居住環(huán)境也提出了更高的要求。房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不僅需要考慮結(jié)構(gòu)的合理性、可行性和安全性，還必須充分滿足舒適性、經(jīng)濟性的要求。在市場經(jīng)濟環(huán)境下，市場競爭的日益激烈，使得建筑企業(yè)為了保證自身的利益，在保證建筑使用質(zhì)量的前提下盡可能的降低成本，展開了對于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的有益探索，從而推動了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，不僅可以使得房屋建筑的設(shè)計效果更佳，而且能夠取得最大的經(jīng)濟效益，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計綜述

建筑工程包含的方面很多，所以建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中優(yōu)化所涉及的內(nèi)容也很豐富。從大的方面可以簡單分為兩大內(nèi)容，即房屋總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。細(xì)化可以進一步分為:房屋內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化;房屋的維護方面、細(xì)節(jié)和總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計;屋頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;房屋造價優(yōu)化控制設(shè)計等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的目的是能夠?qū)τ邢薜目臻g和固定的資源進行合理分配，將建筑材料和設(shè)備達到最大使用率，還能使所要建成的房屋安全、舒適、美觀。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的房屋比一般房屋在造價方面能夠節(jié)省很多，從長遠(yuǎn)利益上看，建筑優(yōu)化設(shè)計的理念對建筑工程是一種可持續(xù)發(fā)展的理論觀念，對資源實現(xiàn)充分利用起到了關(guān)鍵作用。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的作用

（一）提升建筑的安全性

通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，可以對原有設(shè)計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，在保證建筑整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省建筑材料，提升建筑的穩(wěn)定性和相應(yīng)的受力性能，確保建筑的使用安全。

（二）減低工程造價

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，運用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計后，與原設(shè)計方案相比，建筑工程的成本可以節(jié)約10%－30%左右，成本大大降低。同時，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，還可以充分發(fā)揮原材料的性能，確保建筑結(jié)構(gòu)各個單元之間的緊密聯(lián)系，提升建筑工程的經(jīng)濟性。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的方法

之前也提到，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所追求的最終效果，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性、美觀性、實用性以及施工的便利性。在房屋建筑中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計以及建筑的分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，主要包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)細(xì)部等多個方面，需要從結(jié)構(gòu)受力情況、整體布局、結(jié)構(gòu)造型以及成本造價等方面進行綜合分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)需要從房屋建筑的實際情況出發(fā)，以確保優(yōu)化設(shè)計作用的充分發(fā)揮。

（一）建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的實質(zhì)，是利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識，對就愛你住結(jié)構(gòu)中的各種參數(shù)進行整理和分析，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)整體，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，尋求最優(yōu)設(shè)計的過程實際上就是對最優(yōu)解的求解過程。因此，在對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，需要建立相應(yīng)的優(yōu)化模型。首先，對設(shè)計變量進行合理選擇，設(shè)計變量對于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響是十分巨大的，設(shè)計人員需要按照變量的重要性，對其設(shè)計的參數(shù)進行分類，將影響較小的變量作為預(yù)定參數(shù)，從而簡化計算流程。其次，要對目標(biāo)函數(shù)進行確定。在這里的目標(biāo)函數(shù)，就是滿足建筑實際需求的最優(yōu)解。然后，明確約束條件。對于房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計而言，其約束條件主要包括強度約束、尺寸約束、應(yīng)力約束、彈塑性約束時，可以按照現(xiàn)行的房屋建筑設(shè)計規(guī)范，對優(yōu)化設(shè)計的約束條件進行明確。

（二）確定結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案

對于房屋建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方案，主要是指結(jié)構(gòu)的布局以及細(xì)部的優(yōu)化。結(jié)構(gòu)布局的合理性直接影響著房屋結(jié)構(gòu)的造價，因此要求其結(jié)構(gòu)盡量簡單，傳力直接，避免多次傳力的情況。而細(xì)部優(yōu)化是一個較為廣泛的概念，包含的內(nèi)容相對較多，根據(jù)其對于房屋結(jié)構(gòu)的影響程度分析，最為關(guān)鍵的部分，是對構(gòu)件截面的合理選擇。例如，豎向構(gòu)件應(yīng)該在滿足實際需求的前提下適當(dāng)選擇軸壓比，軸壓比過大或過小都會影響配筋的設(shè)置。梁的截面設(shè)置同樣如此，如果截面過大，會影響建筑內(nèi)部的有效空間，而截面過小，則會導(dǎo)致配筋相對較大，影響造價。

四、探討房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用方式

（一）框剪設(shè)計的整體思路

框剪結(jié)構(gòu)集框架結(jié)構(gòu)布局靈活、剪力墻結(jié)構(gòu)剛度較大的優(yōu)點于一身，使得該種結(jié)構(gòu)體系具有較好的延性和整體性。目前框剪結(jié)構(gòu)已被廣泛的應(yīng)用于公用建筑、住宅等高層建筑中。在這個結(jié)構(gòu)的剪力墻可以單獨設(shè)置，也可以利用一些其他的墻體，比如電梯井、樓梯間等，此外，這個結(jié)構(gòu)還可以有效的提高側(cè)向剛度。在實際的建筑施工中，主要有剛性、剛?cè)?、柔性等不同的價值計算方法，一般來說選用哪種計算方法會根據(jù)抗震質(zhì)量的不同來進行合理的選擇，比如為了改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，應(yīng)該注意場地的土質(zhì)類別，對不同土質(zhì)采取不同的加剪力墻等。

（二）復(fù)合地基形成法的技術(shù)提升

通過對被加固土體填充相應(yīng)的材料，改變土體的結(jié)構(gòu)，使土體被增強或被置換形成一定的增強體，由增強體和周圍地基同承載荷載，形成復(fù)合地基的一些地基處理方法。在建筑施工中，根據(jù)特殊地質(zhì)條件對地基承載力的要求，而選用不同的處理方法達到相應(yīng)要求。比如通過填充砂和石料深入土體，被置換或擠密，從而達到提高承載力的目的等。

（三）多層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計

在多層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，全面把握設(shè)計的主要點，分析梁柱以及剛接或者鉸接相連促成的承載重量體系，在依據(jù)設(shè)計圖紙和文件的前提下，全面把握設(shè)計圖紙的客觀需要，同時加強規(guī)范性施工和管理，讀懂并理解設(shè)計圖紙中的每一項內(nèi)容，達到按圖紙施工、依據(jù)圖紙設(shè)計的目的，作好技術(shù)交底。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際需求，可以采用現(xiàn)澆式框剪設(shè)計，就是通過梁、柱、樓蓋的現(xiàn)澆鋼筋水泥混凝土結(jié)構(gòu)，增強建筑結(jié)構(gòu)的整體性能，提升抗震能力，在實際建筑設(shè)計中可以廣泛應(yīng)用；同時，還可以采用預(yù)制裝配式設(shè)計，就是指梁、柱、樓板均為預(yù)制，這樣可以減少工程的難度，提高工程的速度，但是，整體建筑質(zhì)量的性能不是很強，抗震效果、漏水系統(tǒng)等會有一定的偏差，可以結(jié)合地質(zhì)條件進行考慮。

（四）框架梁、柱箍筋間距的優(yōu)化

對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區(qū)的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了明確的規(guī)定。側(cè)重點就是關(guān)于質(zhì)量，比如抗震等級、人防等級、地基處理、承載能力、材料使用等一些相關(guān)因素，同時還包括對設(shè)計圖紙的詳細(xì)了解和掌握，在鋼筋水泥的質(zhì)量要求、地基基礎(chǔ)設(shè)計等級、砌體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制等級,基本雪壓和基本風(fēng)壓,地面粗糙度等等一些基本建筑結(jié)構(gòu)的類型需要，如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3、地下水類型及標(biāo)高、防水設(shè)計水位和抗浮設(shè)計水位，地基液化，濕陷及其他不良地質(zhì)作用，地基土凍結(jié)深度、設(shè)計活荷載值、混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別、材料等級、強度等級、材料性能、施工質(zhì)量的特別要求等，是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮的要素。

結(jié)束語

總之，在我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展的帶動下，人們對于建筑工程提出了更高的要求，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。對于設(shè)計人員而言，需要對房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的復(fù)雜性和系統(tǒng)性有一個清晰而明確的認(rèn)識，不斷提升自身的專業(yè)能力和設(shè)計水平，推動結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，進而促進我國建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

[1]段佳琦.淺談對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的認(rèn)識[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010（11）.

[2]馬雪麗.淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2011（10）.