房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法研究論文
摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容，因此，對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。合理的設(shè)計方案，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)計是一個比較復(fù)雜的問題，這就要求我們，必須深入研究優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法。文章首先介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法內(nèi)容及其原則，并闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的現(xiàn)實意義，隨后探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的具體應(yīng)用，希望對相關(guān)人員有所啟發(fā)。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方法；協(xié)調(diào)性；經(jīng)濟性能
現(xiàn)如今，人們對建筑的要求不再簡單的是居住使用要求，隨著時代的不斷發(fā)展，人們對建筑的美觀性和安全性也愈加重視，對建筑的實用性能有了更嚴格的要求�；谝陨弦蟮淖兓�，這就要求我們不斷改變并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取耳穴的方案，同時滿足美觀性和實用性，并且還能夠降低成本投入，提高經(jīng)濟效益，促進建筑業(yè)的良好健康發(fā)展。
1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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)計時，如果要對設(shè)計方法進行優(yōu)化，這就勢必給工作人員帶來更多的問題，例如成本問題和建筑材料問題。這種情況下，就要求工作人員用最低的資金投入，進行房屋建筑設(shè)計的優(yōu)化。對優(yōu)化房屋建筑設(shè)計時，其優(yōu)化的內(nèi)容主要包括兩個內(nèi)容：
�、賰�(yōu)化整體的房屋建筑結(jié)構(gòu)；
�、趦�(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)等分別進行優(yōu)化設(shè)計。1.2原則。
�。�1）使建筑具有安全性能。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是簡單的進行材料的節(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，結(jié)合實際的房屋建筑情況，對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行科學(xué)合理的優(yōu)化，從而使得房屋建筑的設(shè)計趨于完善。
（2）使建筑具有實用性能。對于房屋建筑優(yōu)化設(shè)計的另一個原則就是要確保建筑物的實用性，使得房屋建筑通過優(yōu)化設(shè)計具備更多的功能，滿足人們的實用與使用需求。
�。�3）保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時保護環(huán)境。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的另一個原則就是要尊重環(huán)境，也就是說要注意環(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值。這個原則也是非常重要的一點，要求在進行房屋建筑優(yōu)化設(shè)計時，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，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時必須保證其科學(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)計變量得到解決。主要針對相關(guān)的參數(shù)值和約束來控制參數(shù)值的選擇應(yīng)注意，而較小的將實現(xiàn)一個預(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；然后是目標函數(shù)的確定，這將對建筑作為一個整體的成本情況來理解�？梢钥茖W(xué)地確定約束條件，為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的具體應(yīng)用
2.1整體和局部優(yōu)化。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜層次性。首先要求在進行設(shè)計時要考慮設(shè)計、結(jié)構(gòu)、安裝等不同子系統(tǒng)及其下屬體系。在進行優(yōu)化設(shè)計時，綜合考慮各個子系統(tǒng)和下屬體系并且進行優(yōu)化；其次，由于在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)計到施工材料、構(gòu)建、配件等內(nèi)容，這就要求進行房屋建筑設(shè)計時，進行整體優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計算模型和優(yōu)化計算方案屬于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要組成部分。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的本質(zhì)就是在變量中提取重要的參數(shù)，根據(jù)上述所說參數(shù)建立函數(shù)模型，從而得到比較好的方案。一般來說，建立模型主要從以下方面入手：①合理選擇設(shè)計變量，這屬于重要內(nèi)容，而且在選擇變量設(shè)計會影響參數(shù)的選擇，因此合理計算變量就能將降低計算編程的工作量；②確定目標函數(shù)，首先要在符合函數(shù)的.基礎(chǔ)上找到最優(yōu)解，才能確定目標函數(shù)；其次，將約束條件確定下來，主要包含彈塑性、強度、應(yīng)力及尺寸等方面，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的同時，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，保證科學(xué)合理性的基礎(chǔ)上，對建筑剪力墻進行優(yōu)化設(shè)計。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)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概念設(shè)計的應(yīng)用表明沒有具體的量化數(shù)據(jù)，例如，抗震防裂度，這種情況下沒有具體的量化的標準進行優(yōu)化設(shè)計，因此需要用到概念設(shè)計。但是在設(shè)計過程中，要求工作人員必須會合理且靈活運用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法。例如，在進行抗震設(shè)計時，可以根據(jù)房屋建筑的實際情況，選擇合理的抗震方法進行設(shè)計，方法不同，但是達到了相同的優(yōu)化目的。
2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計中注重協(xié)調(diào)性設(shè)計。應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法，可以充分體現(xiàn)在協(xié)調(diào)方面。將建筑與整個平面之間的關(guān)系應(yīng)得到有效的加強，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中加以保護，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的外觀也應(yīng)體現(xiàn)。在設(shè)計過程中，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)來反映系統(tǒng)的簡單性，在各部門的高度可以充分的保護。
2.5對計算結(jié)果進行分析，確定最優(yōu)設(shè)計方案。作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計中比較重要的部分，結(jié)果分析的意義不言而喻。在此過程中，要將計算數(shù)據(jù)結(jié)果進行詳細的分析，然后以數(shù)據(jù)中得到的信息為依據(jù)，制定優(yōu)化設(shè)計方案。另外，在優(yōu)化設(shè)計的過程中需要多方面考慮，尤其是各種阻礙因素，要對其進行控制，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠順利完成。此外，由于在施工建設(shè)過程中，涉及的人力、物理、財力較多，因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要目的就是合理降低上述指標，從而保證建筑指標不會受到影響。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注意：①找到建筑技術(shù)和經(jīng)濟之間的平衡點，降低二者矛盾，使用高新技術(shù)，降低費用成本；②充分理解技術(shù)所帶來的經(jīng)濟價值，充分意識到技術(shù)的進步和發(fā)展有利于降低經(jīng)濟損耗，因此這就要求必須加強技術(shù)發(fā)展。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的現(xiàn)實意義
3.1有利于降低工程總成本�，F(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、造價進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。另外，高層建筑并不會因為層數(shù)的增多增加樓頂，這就明顯的降低了成本，只是會增加樓層的基礎(chǔ)造價。
3.2有利于加強建筑物的整體經(jīng)濟性能。隨著層數(shù)的不斷增加，建筑物必會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有所延長。相對來說，普通的多層建筑物能夠節(jié)省建材但不會影響抗震性能。此外，建筑物高度的不同勢必會影響墻面的范圍，這時候一般會選擇圓形建筑或者是接近方形的建筑，這樣外墻的周長系數(shù)就會相對減少，而且內(nèi)外裝修面積也會隨之減少，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)濟效益。
4結(jié)束語
綜上所述，參考實際情況，從多個方面，研究對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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)計質(zhì)量。希望本次的相關(guān)研究，可以對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化起到一定指導(dǎo)作用。
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