時間：2023-07-05 16:21:52
導(dǎo)語：在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：房屋， 結(jié)構(gòu)設(shè)計， 優(yōu)化技術(shù) ， 方法，要點(diǎn)
Abstract: with China's economic prosperity and development, housing construction structure design level also constantly improving, the optimization design of building structure not only can save cost cost, but also can improve the quality and safety of the house. The paper mainly introduces the present situation of the houses and the optimization design of reason, and expounds the optimized design of building the main contents and methods, finally puts forward the design optimization of building structure should be pay attention to, and puts forward some opinions of his own.
Keywords: housing, structure design, optimization technology, method, the main points
中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，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)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法，提高有限空間 有限資源的最大化效果發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化 實用性和適用性的良好目標(biāo)。
1 房屋設(shè)計的現(xiàn)狀及實行優(yōu)化的原因
依據(jù)我國的國情以及發(fā)展形勢，我國今后主要以建設(shè)高層住房為主。與此同時，投資者們也日益關(guān)注建設(shè)成本如何最低化，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最低化。
若想實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，工程設(shè)計人員首先以建筑的安全性為基礎(chǔ)，然后理性分析建筑方案，融合與之相適宜的設(shè)計理念以及方法實現(xiàn)對工程造價的有效控制，以符合投資者的經(jīng)濟(jì)要求。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計比未進(jìn)行優(yōu)化的建筑節(jié)省了50%至30%的費(fèi)用。然而，在很多實際優(yōu)化設(shè)計中，其因為受到較多因素的制約而難以施展、發(fā)揮出其優(yōu)越性。比如，過度追求工程設(shè)計進(jìn)度，就會影響工程設(shè)計人員的設(shè)計效果，一味地以滿足工程進(jìn)度為目標(biāo)；年輕的工程設(shè)計人員常受其專業(yè)素質(zhì)限制，難以理解其設(shè)計軟件，無法實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)。也有一些工程設(shè)計人員過于關(guān)注建筑部分，忽視了建筑的整體方案，能實現(xiàn)控制整體造價。由此可見，工程設(shè)計人員要將其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，只有合理的設(shè)計方案才能確保實現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。
2 房屋優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容
通常房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是利用適宜的方法和設(shè)計理念來滿足房屋建筑設(shè)計的需求，比如確定合理的布置、結(jié)構(gòu)形勢、構(gòu)件尺寸等。尤其是優(yōu)化設(shè)計基本的鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系，往往自整體布局與具體構(gòu)件兩個角度進(jìn)行分析。影響整體布局的關(guān)鍵因素是建筑物的柱網(wǎng)尺寸、層高、體型、抗側(cè)力構(gòu)件位置等。具體構(gòu)件主要是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾面、布局、鋼筋及混凝土的配筋構(gòu)造、強(qiáng)度等級、對于這兩大方面的因素，需要有專業(yè)的工程設(shè)計人員，熟知構(gòu)件設(shè)計規(guī)范并具有豐富設(shè)計經(jīng)驗，而且善于分析與把握構(gòu)件受力特性及結(jié)構(gòu)，進(jìn)而選取最相適宜的方法展開優(yōu)化設(shè)計工作。
3 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法
賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工五種效果，而建筑設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(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)計和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計量方面。
房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計實施過程中，還應(yīng)該按照一切從實際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實際情況，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。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)在滿足設(shè)計意圖后，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。
3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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：
（1）設(shè)計變量的合理選擇。通常的設(shè)計變量選擇對設(shè)計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算編程的工作量。
（2）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)計中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。
3.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計算方案時，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計算常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設(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。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中應(yīng)注意的問題
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，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)到降低工程造價的目的 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計，舊房改造，抗震設(shè)計等設(shè)計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益 在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題：
4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期準(zhǔn)備
因為前期方案的確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)計并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，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)計方案，獲得一個良好的開端。
4.2 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，因為它的不確定性，計算式難免與現(xiàn)實有較大的差異，在進(jìn)行設(shè)計的時候就要采用概念設(shè)計的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù) 設(shè)計過程中需要設(shè)計人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，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，從而達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。
4.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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。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。
5 結(jié)束語
總之，工程造價在工程項目占有很大比例，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益，所以優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)能夠卓有成效地減少工程造價成本。與此同時，優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)要保障建筑的安全級別，合理化等，協(xié)調(diào)好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩者之間的關(guān)系，切勿因重視節(jié)省成本，而忽視質(zhì)量或技術(shù)。為了實現(xiàn)整體目標(biāo)最優(yōu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與工程師要分析房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，利用精細(xì)高效的工作標(biāo)準(zhǔn)及要求來實現(xiàn)最優(yōu)化的房屋結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
現(xiàn)在市場競爭日趨劇烈，產(chǎn)品研發(fā)周期降低、產(chǎn)品研發(fā)成本降低，以及產(chǎn)品快速投放市場，已經(jīng)是企業(yè)站穩(wěn)市場的基石，這樣就需要在產(chǎn)品研發(fā)階段，使用強(qiáng)大的分析工具對產(chǎn)品的性能進(jìn)行前期預(yù)測，對產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評估和優(yōu)化，從而避免不必要的浪費(fèi)。
DOE方法是一種對試驗進(jìn)行合理安排，以較少的試驗次數(shù)、較短的試驗周期及較低的試驗成本，獲得較理想的試驗結(jié)果并得出合理的結(jié)論的方法。對于研發(fā)工程師來說，分析工具的易用性、計算精度是必要的前提，本文以ANSYS Workbench作為處理平臺，使用ANSYS內(nèi)核求解器進(jìn)行求解，這種處理方式被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)中。
不均勻質(zhì)量的輥子模型是動平衡試驗的一個物理簡化模型，通過DOE方法分析不均勻質(zhì)量輥子轉(zhuǎn)動過程中對不同壁厚固定支架影響，最終得到期望的結(jié)構(gòu)類型。本文基于ANSYS Workbench平臺，對質(zhì)量不均勻的輥子模型在轉(zhuǎn)動過程中對固定支架的作用進(jìn)行分析，并通過DOE方法分析不同采樣點(diǎn)的響應(yīng)，在滿足使用條件的同時，降低了輥子固定支架的質(zhì)量，降低了材料成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
二、優(yōu)化設(shè)計一般步驟
通常利用解析函數(shù)求極值的方法來尋求最優(yōu)值從而達(dá)到優(yōu)化的目的。而基于有限元分析方法的結(jié)果只是一個數(shù)值。這樣，樣條插值技術(shù)又使CAE中的優(yōu)化成為可能，多個數(shù)值點(diǎn)可以利用插值技術(shù)，形成一條連續(xù)的可用函數(shù)表達(dá)的曲面或曲線，如此便回到了數(shù)學(xué)意義上的極值優(yōu)化技術(shù)上來。
樣條插值方法是一種近似的方法，通常不可能得到目標(biāo)函數(shù)的確定曲面，當(dāng)它小到一定程度時，可以認(rèn)為此時的曲面可以代表目標(biāo)曲面，該曲面的最小值便是目標(biāo)最優(yōu)值。
實驗設(shè)計（DOE）方法是通過有目的的改變一個函數(shù)集中的輸入，來觀察輸出的改變情況，如圖1所示的函數(shù)集f，其中x1，x2，…，xn等參數(shù)為可控的輸入量，z1，z2，…，zn等參數(shù)為不可控的輸入量。
其函數(shù)關(guān)系式如下：
z=f（x，y）
通過控制公式中的自變量（x1，x2，…，xn），就可以找到相應(yīng)的響應(yīng)變量（z1，z2，…，zn）。典型實驗設(shè)計優(yōu)化過程如下。
（ 1 ） 參數(shù)化建模： 利用CAD軟件或者ANSYS DesignModeler對幾何中需要優(yōu)化的尺寸設(shè)定參數(shù)。
（2）有限元求解：對幾何模型進(jìn)行材料添加、邊界激勵的設(shè)定，有限元計算。
（3）后處理：約束條件和目標(biāo)函數(shù)提取出來進(jìn)行優(yōu)化處理和參數(shù)評價。
根據(jù)瞬態(tài)動力學(xué)一般公式：
[M]{a}+[C]{v}+[K]{x}=[F（t）]
式中，[M]是質(zhì)量矩陣；[C ]是阻尼矩陣；[K ]是剛度矩陣；{a }是加速度矢量；{v }是速度矢量；{x }是位移矢量；{F（t）}是力矢量。
通過以上原理可以推斷，當(dāng)輥子的質(zhì)量不均勻時，對固定支架的作用隨著輥子轉(zhuǎn)動而改變，下面通過瞬態(tài)有限元分析來分析這個過程。
三、幾何模型建立
輥子轉(zhuǎn)動模型的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，例如礦山上的傳動帶用的驅(qū)動輪等，均可簡化輥子傳動方式，而一般的輥子在加工制造完成后都需要做動平衡試驗，以確保輥子在轉(zhuǎn)動過程中不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動不平衡的現(xiàn)象，特別是高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，必須嚴(yán)格控制其質(zhì)量的均勻度。
本文利用ANSYS Workbench平臺，人為設(shè)定了同時具有兩種材質(zhì)的輥子模型，對輥子轉(zhuǎn)動進(jìn)行參數(shù)化計算，分析輥子啟動過程中不同壁厚上輥子固定支架的受力情況。
建立幾何模型的CAD 軟件較多， 如NX、Creo和SolidWorks等三維幾何建模工具，利用其自身接口這些軟件均可與ANSYS Workbench平臺進(jìn)行無損幾何共享，本文將通過ANSYS Workbench平臺自帶的幾何建模工具DesignModeler對簡化后輥子及固定架進(jìn)行建模，如圖2所示。
以輥子固定支架的壁厚作為參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計算，計算在不同立筋厚度時輥子固定支架的應(yīng)力大小，初步設(shè)定固定支架壁厚thick=18mm，作為設(shè)計輸入變量。
四、建立有限元模型并進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析
對輥子與固定支架幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分，并賦予材料屬性。瞬態(tài)動力學(xué)分析的目的是為了研究輥子從靜止開始到15s，角加速度增加到0.5rad/s2過程中輥子對固定支架的作用。
1.有限元模型的建立
首先定義固定支架的材料屬性，固定支架材料為鑄鐵制造，其彈性模量為21 011Pa，泊松比為0.3，密度為7 850kg/m3，屈服強(qiáng)度為2.5108Pa。
輥子模型的材料為Q235，其彈性模量為21 011Pa，泊松比為0.3，密度為7 850kg/m3，屈服強(qiáng)度為2.5108Pa。
ANSYS Workbench平臺具有強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分工具M(jìn)eshing，通過簡單的設(shè)置能對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的幾何體或者裝配體進(jìn)行高質(zhì)量的網(wǎng)格化分。對輥子與固定支架模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分完成后的網(wǎng)格如圖3所示。
2.瞬態(tài)動力學(xué)分析
根據(jù)輥子模型實際的工作條件，對輥子施加0.5rad/s2的角加速度，固定支架的底部面固定約束，分析時間設(shè)置為15s，進(jìn)行瞬態(tài)計算。輥子與固定支架總體的位移云圖，如圖4所示，固定支架的應(yīng)力如圖5所示。
3.實驗設(shè)計優(yōu)化（DOE）
ANSYS Workbench平臺優(yōu)化分析方法主要分為DOE方法和VT技術(shù)，而本文采用DOE方法，即實驗設(shè)計方法，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。DOE方法的基本原理是根據(jù)輸入?yún)?shù)的數(shù)目，利用蒙特卡羅抽樣技術(shù)，采集設(shè)計參數(shù)樣點(diǎn)，計算每個樣點(diǎn)的響應(yīng)結(jié)果，利用二次插值函數(shù)構(gòu)造設(shè)計空間的響應(yīng)面或者設(shè)計曲線。
對固定支架的立筋厚度進(jìn)行樣點(diǎn)設(shè)定，設(shè)定下限值為12mm，上限值為18mm，采樣點(diǎn)數(shù)為5個。通過對5個采樣點(diǎn)進(jìn)行計算，得到了立筋厚度與應(yīng)力、立筋厚度與質(zhì)量的關(guān)系圖表。如表1所示，是不同立筋厚度時，對應(yīng)的固定支架的最大應(yīng)力值和固定支架的重量。圖6為固定支架最大應(yīng)力和固定支架的質(zhì)量在不同立筋厚度時的關(guān)系曲線。
5組采樣點(diǎn)的樣本值計算完成后，程序?qū)⒆詣赢a(chǎn)生一組最佳的設(shè)計點(diǎn)。表2列出了四種檢驗?zāi)Ｐ陀嬎愕木?，并通過推薦系數(shù)供讀者參考最佳設(shè)計點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
通過對以上參數(shù)進(jìn)行分析可知當(dāng)固定支架厚度為12.25mm時的設(shè)計點(diǎn)為最佳設(shè)計點(diǎn)，此時固定支架的應(yīng)力如圖7所示。
五、結(jié)語
【關(guān)鍵詞】：房屋建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計方法
中圖分類號： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
房屋工程建設(shè)中房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對于整個工程的作用是不容忽視的。因為房屋建筑的目標(biāo)就是用最少的資金達(dá)到提高整個工程結(jié)構(gòu)的堅固性和可靠性，從而產(chǎn)生最大化的經(jīng)濟(jì)效益。優(yōu)化設(shè)計方案是控制造價和節(jié)省工程開支最有效的方法之一，通過合理的建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計方法更佳合理進(jìn)行工程資源配置，以期達(dá)到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。在房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，特別是常見的鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化時，要綜合考慮從結(jié)構(gòu)整體的布局以及具體構(gòu)件兩方面的因素，也是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容所在，因此，要達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)，對當(dāng)前房屋建筑工程師就提出了更高的要求，要求工程師不僅能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力的特征有充分的把握，還要能夠根據(jù)構(gòu)件設(shè)計的經(jīng)驗提出對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理有效的優(yōu)化設(shè)計方法。
一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的措施
1、加強(qiáng)剪力墻的設(shè)計
影響壓彎構(gòu)件的延性或屈服后變形能力的因素有：截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級、縱向配筋、軸壓比、箍筋量等，其主要因素是軸壓比和配箍特征值。剪力墻墻肢的試驗研究也表明，軸壓比超過一定值，很難成為延性剪力墻。剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋區(qū)分底部加強(qiáng)部位和其他部位，除應(yīng)滿足受彎承載力要求外。底部加強(qiáng)部位的構(gòu)造邊緣構(gòu)件采用箍筋，其他部位采用拉筋，其拉筋水平間距不應(yīng)大于縱向間距的2倍，轉(zhuǎn)角處宜采用箍筋。當(dāng)抗震墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件的端柱承受集中荷載時，其端柱的縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應(yīng)滿足柱的相應(yīng)要求。
連梁是對剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能影響比較大的構(gòu)件，采用斜交叉配筋方式，可以大大改善連梁的延性。剪力墻是平面構(gòu)件，在其自身平面內(nèi)有較大的承載力和剛度，平面外的承載力和剛度小，結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般不考慮剪力墻平面外承載力和剛度?？拐鹪O(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求使兩個方向的剛度接近。
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是剪力墻的數(shù)量和布置。在一榀很長的框架中（為縱向），剪力墻不宜集中布置在該榀框架的兩盡端，以避免在溫度變化、結(jié)構(gòu)漲縮時由于兩端的約束作用而造成樓蓋梁板開裂。剪力墻的間距不宜過大。
2、加強(qiáng)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)形式的選用
不同的建筑類別和功能要求決定了戶型的選擇，當(dāng)前越來越多的房屋建筑為高層建筑結(jié)構(gòu)，除了要合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系外，要特別重視建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面；結(jié)構(gòu)總體布置是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置對結(jié)構(gòu)的抗震性能具有決定性的作用。
(1)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計有許多不確定因素（地震特性、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等），進(jìn)行精確的抗震計算是非常困難的。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計除了進(jìn)行細(xì)致的計算外，要特別注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。概念設(shè)計是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析，做出判斷，并采取相應(yīng)措施。根據(jù)概念設(shè)計，抗震房屋的建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置應(yīng)符合如下原則：采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，不采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)；確的計算簡圖和合理的傳力路徑；具有必要的剛度和承載力，具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力；部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌，增加超靜定結(jié)構(gòu)的次數(shù)。滿足抗震設(shè)計原則：即：“強(qiáng)節(jié)弱桿”、“強(qiáng)豎弱平”、“強(qiáng)剪弱彎”；置多道抗震防線，形成兩道或多道的抗震防線，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。第一道防線是地震時先屈服的結(jié)構(gòu)單元和構(gòu)件，應(yīng)是延性大、耗能力好的結(jié)構(gòu)單元或構(gòu)件，如剪立墻結(jié)構(gòu)的連梁等。第二道防線的結(jié)構(gòu)單元也有足夠的抗震能力，如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架。
(2)加強(qiáng)底部框架剪力墻的設(shè)計。高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻為第一道防線的主要抗側(cè)力構(gòu)件。為了提高其變形和耗能能力，對框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻墻厚、墻體最小配筋率和端柱設(shè)計等做出了較嚴(yán)格的規(guī)定：剪力墻的厚度不應(yīng)小于160 mm且不應(yīng)小于層高的1/20，底部加強(qiáng)部位的剪力墻厚度不應(yīng)小于200 mm且不應(yīng)小于層高的1/16。剪力墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁(或暗梁)和端柱組成的邊框。端柱截面宜與同層框架柱相同，并應(yīng)符合有關(guān)框架構(gòu)造配筋規(guī)定；剪力墻底部加強(qiáng)部位的端柱和緊靠抗震墻洞口的端柱宜按柱箍筋加密區(qū)的要求沿全高加密箍筋。剪力墻的橫向和豎向分布鋼筋，配筋率均不應(yīng)小于0.25%，并應(yīng)雙排布置，拉筋間距不應(yīng)大于600mm，直徑不應(yīng)小于6mm。框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的其他抗震構(gòu)造措施，應(yīng)符合對框架及剪力墻的有關(guān)要求。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
1、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計方法
在房屋建筑工程中，對于同一個建筑方案可以有不同的實現(xiàn)途徑和結(jié)構(gòu)設(shè)計；這是由于房屋建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)、荷載、所用的建筑材料的不同和差異都會導(dǎo)致各項的取值不盡相同的，因此，對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的細(xì)節(jié)處理方法也不是唯一的，而是需要工程師們根據(jù)多年設(shè)計經(jīng)驗和實際操作理論和工程進(jìn)展情況自行判斷，計算機(jī)無法解決諸多不確定問題。工程師們的判斷根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)律的指導(dǎo)下進(jìn)行主觀的概念設(shè)計，而這種概念設(shè)計是工程師在多種備選方案中的必要的選擇過程。
2、概念設(shè)計處理的實際建筑設(shè)計問題
概念設(shè)計幫助工程師使房屋建筑工程結(jié)構(gòu)不受來自自然和人為不確定因素影響和破壞，即使產(chǎn)生破壞概念設(shè)計也可將這種破壞程度降至到最低點(diǎn)。因此，概念設(shè)計為了達(dá)到這一目的。就要首先考慮如何使房屋建筑不受這些不確定的外力因素的影響作為設(shè)計的主要內(nèi)容。而綜合所有不確定的因素中，地震是最為常見的，因為一旦發(fā)生地震其由于沒有活動規(guī)律其破壞力是極大的，所以在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該充分的考慮到地震的破壞作用，要盡可能采取有效的抗震措施，通常房屋高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類：板式建筑平面兩個方向的尺寸相差較大，塔式建筑平面兩個方向的尺寸接近。對抗震有利的建筑平面形狀是簡單、規(guī)則、對稱、長寬比不大的平面。
三、總結(jié)
近年來，隨著我國高層建筑的發(fā)展，在其房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中會經(jīng)常遇到一些問題，這就需要我們建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員通過自身經(jīng)驗進(jìn)行自主創(chuàng)新，要不斷通過正確的概念方法進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。
【參考文獻(xiàn)】：
[1]史曼柏.住宅建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，(21)：36-36.
[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化；應(yīng)用
中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）24-0063-01
1.前言
在建筑設(shè)計進(jìn)程當(dāng)中，要求建筑師需竭盡所能，揚(yáng)長避短，將實用性跟藝術(shù)性完美結(jié)合，優(yōu)化完成房屋建筑設(shè)計工作，在保障建筑質(zhì)量高質(zhì)獲取的同時盡可能降低投入成本，為此需針對建筑結(jié)構(gòu)實施合理設(shè)計，兼顧經(jīng)濟(jì)跟美觀，規(guī)避結(jié)構(gòu)僵化問題出現(xiàn)。
2.簡析結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)
2.1 步驟
構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型――通常而言，一般按照三個步驟實施房屋結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化設(shè)計，第一，進(jìn)行適合設(shè)計變量的優(yōu)化選擇，將直接影響設(shè)計要求的相關(guān)參數(shù)當(dāng)作是變量指標(biāo)，譬如說約束控制參數(shù)和目標(biāo)控制參數(shù)等，其中結(jié)構(gòu)造價以損失期望為目標(biāo)控制參數(shù)，結(jié)構(gòu)可靠度為約束控制參數(shù)，在設(shè)計中，針對變化范圍相對較小或者是結(jié)合結(jié)構(gòu)要求及局部設(shè)計需求綜合考慮將能夠充分滿足設(shè)計要求的參數(shù)作為是預(yù)定參數(shù)，如此一來，便能大幅度減少設(shè)計及計算、編程過程所涉及的具體工作量；第二，將對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)確定下來，要求找到一組能夠符合對應(yīng)預(yù)定條件的截面幾何尺寸、失效概率、鋼筋截面積，使得設(shè)計總費(fèi)用得以優(yōu)化降至最低；第三，將具體的約束條件確定下來，在可靠度優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)上，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計約束條件涵蓋有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束以及尺寸約束、變形約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、基于正常使用極限值之下的彈性約束至最終極限值之下的彈塑性約束等方面內(nèi)容。在具體的設(shè)計進(jìn)程當(dāng)中，在實際房屋結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中有效采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，通過對比房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中對應(yīng)的實際目標(biāo)約束條件，確保各類型條件均能符合現(xiàn)行規(guī)范需求，盡可能實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計。
制定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計計算方案――一般來說，在可靠度優(yōu)化設(shè)計問題基礎(chǔ)上能夠?qū)嵤┓课萁Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，該項工作復(fù)雜程度相對較高，涉及有多約束非線性及多變量優(yōu)化問題等方面內(nèi)容，在實際的計算進(jìn)程當(dāng)中，一般會進(jìn)行約束優(yōu)化問題向無約束問題的合理轉(zhuǎn)化并求解，相關(guān)計算方法包括有拉氏乘子法、復(fù)合形法及Powell法等多種計算方式。
有效實施程序設(shè)計――結(jié)合在可靠度基礎(chǔ)上構(gòu)建的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型及計算優(yōu)化方式，可進(jìn)行多功能且具備有較快運(yùn)算速度的綜合程序的有效編制。
2.2 實踐應(yīng)用
細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計――在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計人員需在宏觀把控的基礎(chǔ)上給予西部設(shè)計更多重視，譬如說，異形裂縫情況，選擇鋼筋的時候，應(yīng)綜合考慮鋼筋材料的極限抗拉力值等相關(guān)因素，基于塑性要求基礎(chǔ)，擇取合適的建筑施工鋼材。譬如說為實現(xiàn)現(xiàn)澆板的良好受力，設(shè)計人員在選擇一級鋼跟冷軋帶肋鋼的時候建議選用冷軋帶肋鋼，房屋建筑的室內(nèi)設(shè)計同樣需滿足相應(yīng)基本需求，旨在確保建筑具備有良好的經(jīng)濟(jì)安全性。
地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計――在建筑地基基礎(chǔ)上設(shè)計進(jìn)程當(dāng)中，首先需要做到的是針對相關(guān)設(shè)計方案實施優(yōu)化選擇，若面對的建筑樁地基，則應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場的地理環(huán)境進(jìn)行類型選擇，旨在實現(xiàn)造價的優(yōu)化節(jié)約，對于樁端持力層而言，因為灌注樁長會受到直接影響，所以應(yīng)因地制宜地選擇正確的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。
2.3 功效
實現(xiàn)工程造價的優(yōu)化降低――在具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)程當(dāng)中，通過對比高層住宅與多層住宅可以知道，建筑層數(shù)越多，則會產(chǎn)生越大的建筑面積，單位面積所占的土地面積則越小，能夠盡可能實現(xiàn)用地成本的優(yōu)化節(jié)約，然而伴隨著建筑層數(shù)的加大導(dǎo)致建筑的總高度隨之加大，為此需盡可能加大建筑跟建筑相互之間的距離，進(jìn)而所占用的土地面積節(jié)約量跟建筑層數(shù)的不斷增加難以擁有相同比例情況。針對建筑基礎(chǔ)部分來說，其是建筑各層所共同使用的，可是伴隨著建筑層數(shù)的不斷增加，導(dǎo)致基礎(chǔ)所承受荷載不斷加大，基于此需強(qiáng)化增大建筑基礎(chǔ)，如此一來，雖然建筑單位面積的造價大大降低，卻未能獲取像屋蓋那樣較為明顯的效果。
實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的合理提升――伴隨著建筑層數(shù)的逐漸增加導(dǎo)致建筑墻體面積及柱體積不斷增加，進(jìn)而加大建筑結(jié)構(gòu)自身重力情況，基礎(chǔ)及柱的承載力隨之增加，建筑結(jié)構(gòu)中的電氣及水衛(wèi)管線越來越長；反之，若是建筑層數(shù)相對降低，則能夠?qū)崿F(xiàn)建筑材料的有效節(jié)約，使得建筑能夠更好地實現(xiàn)抗震效果，與此同時，降低建筑總體高度，進(jìn)而縮短兩個建筑相互之間的日照距離，從間接方面實現(xiàn)實際用地的合理節(jié)約。若是建筑擁有相同面積，其各自的形狀各不相同的話，會造成建筑擁有不同的外墻周長，建筑形狀為圓形或者是跟方形較為接近的時候，其對應(yīng)的外墻周長系數(shù)則越小，外墻砌體及基礎(chǔ)、建筑內(nèi)外表面裝修則越少，與此同時，建筑所具備的受力性能獲得優(yōu)化提升，其對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性能有效增強(qiáng)。由此可見，充分實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式的技術(shù)性，能夠使得建筑擁有使用美觀價值的同時盡可能降低投入成本，達(dá)到具體的經(jīng)濟(jì)適用、安全美觀、便捷施工需求，在房屋建筑設(shè)計中合理應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計手段，能夠順應(yīng)現(xiàn)代市場的可持續(xù)發(fā)展要求。
3.結(jié)語
綜上，在建筑工程建設(shè)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中占據(jù)相對較大的比例，合理采用優(yōu)化技術(shù)能夠獲取較為可觀有效的經(jīng)濟(jì)效益，要求設(shè)計人員需嚴(yán)格遵循經(jīng)濟(jì)合理、美觀適用的相關(guān)原則，精心設(shè)計，運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)代化科技手段，擇取合理性較強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，盡可能在降低造價的同時實現(xiàn)最大化經(jīng)濟(jì)效益的合理獲取，確保建筑的高質(zhì)完成。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方法；實際應(yīng)用
隨著社會的發(fā)展進(jìn)步和土地資源需求量逐漸增加的同時，人們對房屋建筑設(shè)計和房屋質(zhì)量的要求也在越來越高。為了滿足廣大購房者的需求和提高經(jīng)濟(jì)效益，很多的房屋建造設(shè)計商開始進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。目前，從房地產(chǎn)的市場銷售情況來看，應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的房屋得到了大多數(shù)購房者的好評和青睞。本文主要圍繞建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋設(shè)計的應(yīng)用展開分析和探討。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)實意義
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中進(jìn)行應(yīng)用的現(xiàn)實意義主要有兩方面。一方面，對于購房者來說，在進(jìn)行房屋選購的過程別關(guān)注房屋的價格、安全性和外觀設(shè)計等。而結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運(yùn)用在很大程度上可以實現(xiàn)房屋的經(jīng)濟(jì)型、適用性、安全性和美觀性等。另一方面，對于房屋的建造商來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的使用，在滿足購房者需求的同時，可以最大限度的降低建造成本來實現(xiàn)房屋建設(shè)的最大經(jīng)濟(jì)效益，這不僅實現(xiàn)了雙贏，而且有助于房屋建筑得到更好更長遠(yuǎn)的發(fā)展[1]。過去的房屋設(shè)計技術(shù)經(jīng)常是難以同時滿足房屋消費(fèi)者和房屋建筑商的雙向需求，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)就可以實現(xiàn)。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有重大現(xiàn)實意義。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用方法
一個成功的建筑房屋設(shè)計是進(jìn)行了審美功能與實用功能的有效結(jié)合。在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計的過程中，首先要從房屋建筑的整體效應(yīng)和實際情況出發(fā)，在滿足房屋各項設(shè)計要求的前提下，對房屋平面設(shè)計的規(guī)模進(jìn)行布置，然后，通過縮小房屋建筑質(zhì)量中心與其剛度之間的差距來實現(xiàn)力度承載方向的均衡。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要包括房屋頂蓋的優(yōu)化系統(tǒng)、房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、房屋周圍護(hù)欄方面的方案優(yōu)化設(shè)計和其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的優(yōu)化設(shè)計。以下是幾種常用的房屋建筑設(shè)計優(yōu)化的模型和具體的優(yōu)化計算方案：
（一）模型的設(shè)計
總的來說，對于建筑機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型的建立主要是通過對影響結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體相關(guān)參數(shù)和相關(guān)變量的參數(shù)進(jìn)行分析來建立初步結(jié)構(gòu)設(shè)計的函數(shù)模型，再通過一些合理的計算方案等對初步結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。具體的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型的建立主要有這幾點(diǎn)：第一步，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要將影響整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素設(shè)置為設(shè)計變量，將影響不是特別大的因素變量設(shè)置為預(yù)定參數(shù)，從而達(dá)到從整體上減少設(shè)計程序的工作冗余。第二步，將預(yù)定參數(shù)中房屋建筑切面的尺寸和有關(guān)房屋建筑截面積的相關(guān)數(shù)據(jù)用函數(shù)表示出來，從而到達(dá)對成本總費(fèi)用進(jìn)行控制的目的[2]。第三步，規(guī)劃好有關(guān)制約建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的條件，在進(jìn)行約束條件的規(guī)劃過程中，設(shè)計人員要在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案和房屋結(jié)構(gòu)的實際標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的各項約束條件進(jìn)行最佳優(yōu)化。其中房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要有預(yù)應(yīng)力的相關(guān)參數(shù)限制、變形情況的規(guī)定、房屋的尺寸規(guī)劃、結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度等方面。
（二）計算方案的優(yōu)化
建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，主要是一種以房屋結(jié)構(gòu)可靠性為基礎(chǔ)的房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，這項方案中的變量較多，而且不同種類的數(shù)據(jù)也比較復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化人員一般都是在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃方案的計算時習(xí)慣于將一些具有限定條件的問題變?yōu)榱藳]有限定條件的問題。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案設(shè)置時可以采用拉氏乘子法、Powell 等計算方法。
三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用
在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實際施工中，設(shè)計人員不僅要對實際施工情況進(jìn)行全面考察的情況下對房屋結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用性進(jìn)行優(yōu)化，而且要追求房屋綜合價值的優(yōu)化。這樣才能才能真正實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的全面優(yōu)化和實用。
（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立
在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計的過程中，要建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型主要有三點(diǎn)：第一，選擇并且確定合理的設(shè)計變量。設(shè)計變量的選擇不僅會影響到對設(shè)計要求影響較大的參數(shù)的選擇，也會涉及到參數(shù)重要性的區(qū)分問題，而且在很大程度上可以減少計算和編程的工作量。第二，確定優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)。首先，設(shè)計人員要找出滿足函數(shù)條件的的目標(biāo)函數(shù)，然后在根據(jù)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的計算[3]。第三，確定模型的約束條件。在房屋的優(yōu)化設(shè)計中，存在很多的約束條件，如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、裂縫約束、變形約束和彈性約束等。在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計中使用設(shè)計優(yōu)化方法，不僅可以在確保約束條件符合設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的約束條件與建筑的實際約束條件的進(jìn)行對比進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計。
（二）優(yōu)化設(shè)計計算方案的選擇和程序的設(shè)計
第一，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程中，要在充分考慮所有變量因素的前提下，運(yùn)用各種熟悉計算方法進(jìn)行將所有的約束條件轉(zhuǎn)為非約束條件的計算，從而達(dá)到設(shè)計計算方案的優(yōu)化。第二，在將優(yōu)化計算方案和結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型構(gòu)建好的前提下，設(shè)計人員可以將編寫好的程序?qū)胗嬎銠C(jī)中，然后只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)的系統(tǒng)中，再通過計算機(jī)程序的自動運(yùn)行和計算就可以得到相關(guān)的結(jié)果。
（三）結(jié)果的分析
在得到計算結(jié)果之后，就要通過對計算結(jié)果進(jìn)行分析來確定最佳的方案。房屋的建筑是一項資金、人力和施工材料等耗費(fèi)量大的工程，因此，在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的主要目的就是能夠在確保房屋美觀和質(zhì)量的前提下降低各種成本費(fèi)用。因此，在進(jìn)行房屋建造的過程中，必須進(jìn)行總體法規(guī)的考慮，不能為了資金的節(jié)約而忽視設(shè)計的優(yōu)化作用，要正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的對立統(tǒng)一關(guān)系。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，既要反對片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約，忽視節(jié)航速上的合理性，導(dǎo)致整個工程項目達(dá)不到功能的要求，又要反對只注重技術(shù)，而忽略了對經(jīng)濟(jì)的考慮。
（四）在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中要注意的問題
一方面，前期方案的制定對建筑的總投資會有直接的影響，因此，設(shè)計人員在進(jìn)行房屋結(jié)果設(shè)計優(yōu)化時，要注意在前期方案的制定中，就要進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用來提高房屋建筑設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性。另一方面，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員在對整個建筑進(jìn)行整體宏觀把握的同時，要關(guān)注到細(xì)節(jié)方面。做好每一個小細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，才能從根本上確保整個房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)達(dá)到優(yōu)化。
結(jié)束語
總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中不僅實現(xiàn)了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的更新的突破，而且使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)型、美觀性和適用性的完美的結(jié)合。但建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在具體的應(yīng)用中是一個非常復(fù)雜的綜合性決策問題，因此房屋建筑商需要在實踐的過程中不斷的進(jìn)行經(jīng)驗的總結(jié)和問題的發(fā)現(xiàn)與解決，從而使結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法能夠真正為我國的房屋建筑的發(fā)展服務(wù)和產(chǎn)生重大現(xiàn)實價值和意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]范國興.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)用研究[J].雞西大學(xué)學(xué)報，2014，（8）：23-25.
【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法；實際應(yīng)用
一、前言
近年來，人們對生活質(zhì)量的要求不斷的提高，對房屋建筑的要求逐漸的從實用性向功能性、安全性、可靠性方向轉(zhuǎn)變，這給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，如何提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，已經(jīng)成為房屋建筑企業(yè)亟待解決的問題，同時也是社會各界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。通過將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠有效的保證房屋建筑的功能性、經(jīng)濟(jì)性以及實用性。因此，文章針對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法實際應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的概念以及重要性分析
1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的概念。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法是從理論、經(jīng)驗上對進(jìn)駐結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，以建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論為依據(jù)，同時憑借經(jīng)驗對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與認(rèn)知，以此對建筑結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行優(yōu)化，是對建筑設(shè)計以及工程部分的設(shè)計優(yōu)化與完善。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，以及降低結(jié)構(gòu)設(shè)計分析的難度，應(yīng)該嚴(yán)格的控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的所有環(huán)節(jié)，進(jìn)而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠滿足實際需求。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的重要性。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，能夠?qū)崿F(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠有效的控制房屋建筑工程的造價，還能夠滿足建筑的實用性與美觀性。對于建筑企業(yè)來說，希望以最少的投資獲得最大的利益，因此必須保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、可靠性以及科學(xué)性，這就要求對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。與傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的優(yōu)點(diǎn)在于：保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性；合理協(xié)調(diào)房屋建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的所有單位；合理的利用材料的性能；降低工程造價6%-35%。由此可見，通過將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠有效的提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性、實用性以及經(jīng)濟(jì)性。
三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用分析
1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法分析。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法主要包括以下幾種：（1）拓?fù)鋬?yōu)化方法，拓?fù)鋬?yōu)化方法的主要內(nèi)容是尋找建筑結(jié)構(gòu)剛度最理想的傳力模式或者分布方式，以此優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能或者降低建筑結(jié)構(gòu)的自重，拓?fù)鋬?yōu)化方法是結(jié)構(gòu)設(shè)計初始階段提出的概念性設(shè)計，通過整數(shù)變量的形式或者邏輯變量的形式來表現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的實際分部形式，以此或者最佳的布局設(shè)計方案，該種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法與其他方法相比，其經(jīng)濟(jì)效益更高，更容易被廣大工程設(shè)計人員所接受；（2）外形優(yōu)化方法，外形優(yōu)化方法的研究時間相對較短，指的是在結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一定的基礎(chǔ)上，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)部形狀與框架，以此對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，以對象為標(biāo)準(zhǔn)將外形優(yōu)化方法分為兩種，即桿系結(jié)構(gòu)與連續(xù)體結(jié)構(gòu)，對于桿系結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化方法，應(yīng)該以節(jié)點(diǎn)作為為設(shè)計變量，然后進(jìn)行截面優(yōu)化，通常采用分布優(yōu)化與綜合優(yōu)化進(jìn)行求解；對于連續(xù)體結(jié)構(gòu)，通常采用數(shù)值、解析兩種方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化；（3）截面優(yōu)化方法，截面優(yōu)化方法是采用有限元方法計算設(shè)計變量的所受應(yīng)力與結(jié)構(gòu)位移，通過科學(xué)的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法以及靈敏度分析，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用分析。文章以某房屋建筑工程為例，該房屋建筑工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑面積為6408平方米，由于施工現(xiàn)場條件有限，建筑平面長度設(shè)計為58.1米，寬度設(shè)計為15.6米。該建筑工程總共7層，層高設(shè)計為3.6米，走廊寬度為2.4米，房間開間進(jìn)深為6.6米，地基承載力控制在120kN/O-140kN/O之間，由于冬季氣溫相對較低，并且地下水深度為7m左右，地下水、降水會對混凝土造成侵蝕，為了保證該房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化和完善，具體表現(xiàn)為：
2.1創(chuàng)建房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型。想要實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，應(yīng)該創(chuàng)建完善的房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，具體步驟表現(xiàn)為：第一步，合理的選擇設(shè)計變量，在選擇設(shè)計變量時，應(yīng)該將影響建筑結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為設(shè)計變量，例如約束控制參數(shù)、目標(biāo)控制參數(shù)等，同時還存在一些影響相對較小、變化范圍也相對較小，能夠滿足相關(guān)設(shè)計要求的一些參數(shù)，通常采用預(yù)定參數(shù)表示，這樣能夠有效的降低編制程序工作量、計算量以及設(shè)計量；第二步，確定目標(biāo)函數(shù)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)該尋找一組可以滿足預(yù)定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋截面積等的函數(shù)，以此降低工程造價；第三步，確定約束條件，為了保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，應(yīng)該確定優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)約束條件，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要包括結(jié)構(gòu)體系約束、應(yīng)力約束、構(gòu)件單元約束、尺寸約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、裂縫寬度約束等，同時在進(jìn)行房屋建構(gòu)設(shè)計過程中，還應(yīng)該對實際的約束條件與目標(biāo)約束條件進(jìn)行比較分析，以此保證所有的約束條件都能夠滿足相關(guān)的設(shè)計要求，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計。
2.2設(shè)計計算方案與程序。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該對設(shè)計方案進(jìn)行合理的優(yōu)化，在此過程中會涉及到眾多的變量與約束條件，設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計與計算的過程中，應(yīng)該充分、全面的了解這些變量與約束條件，并進(jìn)行科學(xué)的分析，采用數(shù)學(xué)計算方式，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。當(dāng)創(chuàng)建了模型以及確定設(shè)計方案之后，設(shè)計人員還應(yīng)該根據(jù)設(shè)計方案制定相應(yīng)的程序，把相關(guān)變量錄入計算機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計變動時，應(yīng)該改寫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行重新錄入，由計算機(jī)根據(jù)相關(guān)的編程數(shù)據(jù)得出相應(yīng)的結(jié)果。
2.3結(jié)果分析。當(dāng)計算機(jī)計算出結(jié)果之后，應(yīng)該對結(jié)果進(jìn)行分析，以此判斷設(shè)計方案的科學(xué)性與合理性。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這就要求設(shè)計人員從多個方面考慮，綜合分析之后更好的完善結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，在不影響整體施工質(zhì)量的前提下，降低施工企業(yè)的施工成本。因此，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該正視經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間的矛盾，通過優(yōu)化設(shè)計，有效的的解決經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間的矛盾，盡可能的降低施工成本消耗。
四、結(jié)束語
總而言之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，通過將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠保證房屋建筑的安全性，降低投入成本，為人們建造安全、美觀、舒適、實惠、耐用的房屋建筑工程。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計優(yōu)化；方法
引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們的生活理念發(fā)生了巨大的變化。作為人們工作生活的場所，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為人們關(guān)心的話題。在現(xiàn)代消費(fèi)觀念的影響下，房屋不再僅僅是供人居住辦公，遮風(fēng)擋雨的場所，同時還被賦予了滿足人們審美觀念的新功能。當(dāng)前，除了最基本使用功能外，建筑正在被開發(fā)出越來越多的新用途，同時也是人們實現(xiàn)審美追求，提高生活格調(diào)重要途徑。建筑設(shè)計師在設(shè)計房屋時，不僅要考慮房屋的使用功能，更要從美學(xué)角度考慮更多的內(nèi)容。只有二者協(xié)調(diào)統(tǒng)一，完美結(jié)合，同時滿足使用者在使用功能和審美要求上的雙重要求，才能成為受人青睞的建筑佳品。房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計包含的內(nèi)容非常廣泛，其根本目標(biāo)是實現(xiàn)功能完善、質(zhì)量可靠、符合人們審美情趣的設(shè)計方案。要達(dá)到這個目標(biāo)，需要持之以恒的長期學(xué)習(xí)和實踐，需要汲取其它優(yōu)秀設(shè)計方案的菁華，取長補(bǔ)短，融會貫通，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，充分利用空間資源，最大程度地滿足房屋使用者的實際需要。
1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的內(nèi)涵
影響一座建筑物好壞的因素非常多。一般來講，人們對建筑物的評價來源于三個方面：外形、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。這些都和結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅僅是整個建筑工程賴以實施的基本根據(jù)，更是一個建筑能否充分實現(xiàn)預(yù)定功能和目標(biāo)的根本保障，是整個建筑工程的核心要素。優(yōu)秀的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，應(yīng)當(dāng)能夠在有效控制成本投入，降低施工難度的基礎(chǔ)上，充分利用城市中的空間資源和其它資源，大幅提升建筑物的實用功能和安全質(zhì)量。要取得優(yōu)秀的設(shè)計方案，需要對既有設(shè)計不斷進(jìn)行優(yōu)化改良，從而最大限度地實現(xiàn)使用者對房屋的功能要求、質(zhì)量要求和審美需要。同時，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)設(shè)計還能夠有效幫助建設(shè)者節(jié)約資金，降低建設(shè)成本。
2 實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的一般方法
單純從建筑角度來講，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要分為房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計兩種。一所房屋的設(shè)計建造，要根據(jù)具體情況，綜合考慮房屋建筑的人文要求、經(jīng)濟(jì)要求和周圍環(huán)境要求等。合理充分利用資源，實現(xiàn)各種要素的和諧共存，是建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的基本理念。
2.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型
實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，首先需要建立一個數(shù)學(xué)模型，重現(xiàn)房屋的各項指標(biāo)和影響因素間的復(fù)雜關(guān)系?？梢园凑找韵聨讉€步驟建立模型：
2.1.1 合理選擇設(shè)計變量
設(shè)計變量通常優(yōu)先選擇對建筑結(jié)構(gòu)影響大的參數(shù)，即和設(shè)計目標(biāo)直接相關(guān)的那些內(nèi)容，如損失的期望C2和結(jié)構(gòu)的造價C1等，還有和限制條件相關(guān)的因素，如結(jié)構(gòu)的可靠度PS等；為了減少設(shè)計量、計算量和編制程序的工作量，還可以把部分因素用預(yù)定參數(shù)來代表，這些參數(shù)通常具有影響細(xì)微、波動不明顯的特點(diǎn)，往往通過局部調(diào)整或結(jié)構(gòu)本身就能滿足相關(guān)要求。
2.1.2 確定目標(biāo)函數(shù)
出于建造成本的考慮，需要建立一組函數(shù)，通過這組函數(shù)可以準(zhǔn)確描述預(yù)定條件中截面幾何尺寸、鋼筋的截面積和相應(yīng)的失效概率之間的關(guān)系。
2.1.3 確定約束條件
房屋建筑安全可靠是房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計必須滿足的基本條件，以此出發(fā)可以確定優(yōu)化設(shè)計的約束條件。裂縫寬度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、構(gòu)件的大小、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)體系規(guī)格、可塑程度、確定程度等都是常見的約束條件。設(shè)計者要充分比較分析目標(biāo)約束條件和實際約束條件，確保每個目標(biāo)約束條件都有的放矢，符合實際，從而為設(shè)計優(yōu)化提供根本保障。
2.2 設(shè)定計算方案
以提高安全性、耐久性和適用性為目標(biāo)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，往往具有約束條件復(fù)雜、變量眾多、函數(shù)非線性的特點(diǎn)，為了方便分析計算，通常采用將有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成無約束的優(yōu)化問題的方法求解。拉氏乘子法、復(fù)合形法、Powell 法等都是常用的優(yōu)化計算方法。
2.3 程序設(shè)計
由于計算量巨大，計算過程復(fù)雜，為提高結(jié)果準(zhǔn)確性和精度，通常利用程序來實現(xiàn)以提高安全性、耐久性和適用性為目標(biāo)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的計算過程。編寫的綜合程序要完全符合優(yōu)化設(shè)計模型和計算方案，并具有功能完整、用途齊全、運(yùn)轉(zhuǎn)高效等特點(diǎn)。
2.4 結(jié)果分析
結(jié)果分析是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中非常重要的一步，它直接關(guān)系到優(yōu)化設(shè)計方案的最終選擇。程序運(yùn)算的結(jié)果只是為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化提供參考依據(jù)和備選方案，并非最終結(jié)果。由于上述模型函數(shù)主要體現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)成本上的優(yōu)化，在結(jié)果分析時，設(shè)計者需要把更多的因素納入思考范疇中，在詳細(xì)地比較分析基礎(chǔ)上，選擇出最佳的設(shè)計方案。前文已經(jīng)提到，現(xiàn)代社會的建筑，不僅要滿足實用功能，同時還需要滿足使用者的審美需求。造價成本和工程質(zhì)量不再是優(yōu)化設(shè)計的唯二標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計者需要從安全性、耐久性、使用功能、經(jīng)濟(jì)效益、施工要求、美觀程度，以及和周圍環(huán)境的和諧統(tǒng)一等方面進(jìn)行全方位多角度的考慮，要分析各種因素的影響，從使用者、建設(shè)方等多個角度考慮，綜合各方意見進(jìn)行比較。任何考慮上的偏頗和疏漏都有可能造成建筑設(shè)計上的缺陷，從而影響建筑的正常使用。必須平衡使用各種資源，才能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)化。
3 結(jié)束語
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，本質(zhì)上是一次綜合所有影響的數(shù)據(jù)分析，對設(shè)計者的理論水平和實踐經(jīng)驗提出了非常高的要求。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要達(dá)到的目標(biāo)，絕大多數(shù)情況下不是一個單一的指標(biāo)，而是一組指標(biāo)的組合。這些指標(biāo)往往互相影響，既是統(tǒng)一的，又是矛盾的，各有側(cè)重點(diǎn)，又相輔相成。設(shè)計者應(yīng)當(dāng)綜合考慮房屋的各種性能，選擇最有助于實現(xiàn)房屋建筑綜合效益的設(shè)計方案。在保障房屋安全和使用質(zhì)量的前提下，設(shè)計者要用于創(chuàng)新，大膽實踐，努力尋求更好的設(shè)計路線，應(yīng)用現(xiàn)代化設(shè)計工具，更好地實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]鄒俊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)實應(yīng)用[J].科技傳播，2010（10）.
【關(guān)鍵詞】房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用
0.引言
隨著我國房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也在不斷響應(yīng)時代的要求。在房屋緊缺的年代，房屋的實用性是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮的最主要因素。如今，時代在變化，對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求從實用性轉(zhuǎn)變成為了實用性與美觀性并存。同時對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計還要考慮到房屋施工的時間與材料等一系列因素。房屋建筑的設(shè)計理念是房屋施工建設(shè)的重要內(nèi)容，因此房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，對我國房屋建筑行業(yè)具有重大的現(xiàn)實意義。
1.房屋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型和設(shè)計方案
房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要在：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(hù)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。除此之外，在優(yōu)化的過程中還要考慮到布置、受力分析、造價分析等方面，對于整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終達(dá)到預(yù)想的優(yōu)化目的。在設(shè)計的過程中，一定要嚴(yán)格的遵照設(shè)計的理念，對于平面的設(shè)計一定要規(guī)則對稱是剛性度有質(zhì)量中心最大限度的重合，這樣對于整體的質(zhì)量框架能夠更加的堅固。結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以使工程更加的有保證，對于整體設(shè)計理念更加的符合工程的要求。
1.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的函數(shù)模型
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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是：設(shè)計變量的合理選擇。通常的設(shè)計變量選擇對設(shè)計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算編程的工作量。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。
1.2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法
（1）當(dāng)結(jié)構(gòu)平面圖在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖時，需要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模。建筑物根據(jù)設(shè)防類別、烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度進(jìn)行相應(yīng)的計算和構(gòu)造措施要求。
（2）屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)建筑是坡屋面時，結(jié)構(gòu)處理方式有梁板與及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面，折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。
1.3房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案
結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計算方案時，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成計算方案的設(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。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在應(yīng)用中注意事項
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要應(yīng)用在對于房屋建設(shè)的整體規(guī)劃、地基建設(shè)、抗震設(shè)計、水電管道設(shè)計中都發(fā)揮著重要的作用。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以使房屋的實用性與美觀性達(dá)到完美的融合，還可以降低工程的運(yùn)行成本，提高建設(shè)效率。但是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在應(yīng)用中還需要注意一下幾個方面：
2.1前期方案
前期方案是整個工程運(yùn)作開始的階段，也是非常重要的階段，因為它直接決定了工程建筑的成本預(yù)算。如果房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計沒有與前期方案的制定進(jìn)行協(xié)調(diào)，就會造成各司其職，不能完成最后的和諧統(tǒng)一。因此未來的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該參與到建筑師對房屋建筑的設(shè)計中去，互相聽取雙方的意見，達(dá)到利益的最大化。良好的開始是成功的一半，因此前期方案要充分考慮到對結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能產(chǎn)生的問題，雙方深入的討論，直至達(dá)成一致的意見，互惠互利，降低建筑投資總成本。
2.2細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
概念設(shè)計應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，設(shè)計過程中需要設(shè)計人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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。
3.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義
3.1節(jié)約建筑成本
對于企業(yè)來說，獲得利益是最終的目標(biāo)。獲得收益是企業(yè)發(fā)展的目的，尤其是建筑行業(yè)。隨著人們對房屋結(jié)構(gòu)要求的提高，以前的工程設(shè)計圖與施工方案很難滿足人們的要求，而且舊的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，也會增加企業(yè)的成本，使企業(yè)獲得的收益降低。因此各個建筑行業(yè)都要尋求一個兩全其美的辦法，既能夠節(jié)約建筑成本，又可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時還可以滿足人們的需求。這就需要對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化改革。
3.2提高房屋建筑結(jié)構(gòu)實用性
如今土地資源緊缺，經(jīng)過政府的合理的城市規(guī)劃，提出了改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的辦法。近年來我國高層建筑鱗次櫛比，已經(jīng)逐漸形成了建筑設(shè)計的特色。為了應(yīng)對高層樓房的現(xiàn)實因素，也需要對房屋建設(shè)的總體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)的實用性。房屋的設(shè)計要考慮到安全的因素，房屋的層級不同，對施工的要求也會不斷增加，相關(guān)材料的使用標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化要考慮到流水管道的排列問題，電線在墻體的走向問題、媒體管道的安置問題、還有地?zé)峁┡艿赖呐帕袉栴}等等。同時房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計者還要考慮不同樓層的采光條件，還有室內(nèi)格局。好的格局也是人們選擇房屋的關(guān)鍵。各種實際問題都構(gòu)成了房屋建筑的實用性問題。因此對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，可以很好的解決上述問題帶給人們的困擾，提供給人們一個安心、舒心的住宅環(huán)境。近年來，人們對住宅的美觀性也在不斷提升，這跟房屋的格局，和整棟樓房的整體形態(tài)有關(guān)，為了不斷適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，滿足人們的各種需求，要求我們要對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化與應(yīng)用。
4.結(jié)語
對于房屋建設(shè)來說，房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計可以節(jié)約房屋建設(shè)的成本，提高房屋建設(shè)的效率，不僅可以提高專業(yè)技術(shù)的指標(biāo)，而且還能符合廣大受眾的需求。本文通過對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的模型和設(shè)計方案，提出了一些好的措施，針對現(xiàn)行的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計在實際應(yīng)用中存在的問題，提出相應(yīng)的解決方案。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可以設(shè)計出更合理的房屋建造模式。滿足人們對房屋結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計出高質(zhì)量、安全、舒適、健康的生存環(huán)境。推進(jìn)我國建筑行業(yè)向更廣闊的方向發(fā)展。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
引言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活水平也得到了不斷提高，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高。在房屋建筑方面，人們不僅要求建筑必須要有一定的安全性與適用性，而且還要求建筑要具有一定的美觀與經(jīng)濟(jì)性。但是，在實際操作的過程中，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的時候，設(shè)計人員一定要對施工的便利性進(jìn)行考慮，這樣才能在規(guī)定的時間內(nèi)完工。因此，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的時候，采取適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法，不僅能充分滿足人們對房屋結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及合理性要求，而且還能滿足人們對建筑結(jié)構(gòu)的美觀要求。因此，對建筑結(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)用進(jìn)行分析與研究具有非常重大的意義。
1.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在房屋建筑中的重要性
從我國現(xiàn)階段的國情與發(fā)展趨勢來看，房屋建筑在不久的將來，主要表現(xiàn)為高層或者超高層住房?；谶@種客觀實際，如何盡可能地減少投入的資金，并對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與時展的需求相符合予以保證，便成為了很多建筑企業(yè)與投資人員越來越關(guān)注的問題[1]。
要想優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)，施工人員一定要將保障建筑質(zhì)量安全作為前提與基礎(chǔ)，細(xì)致分析設(shè)計方案中的各個細(xì)節(jié)，并采用較為先進(jìn)的設(shè)計理念與技術(shù)，控制好工程造價。從相關(guān)的數(shù)據(jù)反映情況來看，與沒有經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化的建筑相比較而言，對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化之后，經(jīng)費(fèi)可以縮減8%-22%。然而，在實際的操作過程中，因為被多方面的條件限制住了，要真正地施展起來，需面臨非常多的困難，而且也無法將其優(yōu)越性充分地發(fā)揮出來。
在優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，可以將建材的性能與機(jī)械設(shè)備的性能充分地發(fā)揮出來，這樣，與之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比較而言，則更加具有優(yōu)勢。而且，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后，工程造價的資金投入便能得到有效地降低，從而讓企業(yè)能夠贏得更高的經(jīng)濟(jì)效益。此外，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后，可以實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)中各個單元的有機(jī)整合，從而提升了建筑的質(zhì)量，對人們的居住安全給予了重要保障。因此，要想對房屋結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的適用性與更好的經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是一條行之有效且非常重要的途徑[2]。
2.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
（1）分階段優(yōu)化與壽命優(yōu)化
在限定時間內(nèi)，每一個項目工程都有使用的期限，而且在每一個環(huán)節(jié)中，都可以設(shè)計出多種方案以供參考與挑選。也就是說，在每個階段，都可以對方案進(jìn)行優(yōu)化。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員可在確定優(yōu)化方法的時候，可以將各個階段的性質(zhì)作為依據(jù)，從而優(yōu)化整體工程的壽命，并對建筑的施工質(zhì)量予以保障，使得企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益能夠有所增加。
（2）局部優(yōu)化與整體優(yōu)化
復(fù)雜性與層次性是任何一個項目建筑設(shè)計都具備的兩大特點(diǎn)[3]。從復(fù)雜性方面來看，其主要包括零部件的選取、建筑原材料的選取以及結(jié)構(gòu)類型的選取等內(nèi)容。從層次性方面來看，其主要包括建筑的結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計體系以及安裝設(shè)計體系等，而在每一個體系之內(nèi)又包括了很多個下屬體系。在設(shè)計房屋建筑的時候，設(shè)計人員應(yīng)該優(yōu)化各個下屬的系統(tǒng)，沖破各個布局間的橫向關(guān)聯(lián)，對工程進(jìn)行疊加。因此，在建筑任何房屋的時候，優(yōu)化的著眼點(diǎn)都應(yīng)該是整體而非局部。只有這樣，才能達(dá)到真正設(shè)計優(yōu)化的目的。
（3）優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)
要想模型建立與優(yōu)化房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)，首先就要對剪力墻進(jìn)行合理的布設(shè)，對剪力墻的質(zhì)量均勻予以有效保證。這樣，樓層的結(jié)構(gòu)重心便能同樓層的平面剛度中心點(diǎn)實現(xiàn)重合，從而有效地削減了風(fēng)力以及地震等外部荷載作用的扭轉(zhuǎn)影響。如果房屋的類型允許的話，那么可以盡量使用大開間的剪力墻構(gòu)造，并對剪力墻的墻肢長進(jìn)行增加。這樣做，不僅可以有效地對墻肢的數(shù)量進(jìn)行縮減，還可以確保剛度能夠與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，并以此作為前提與基礎(chǔ)，有效地降低混凝土的使用數(shù)量。此外，因為剪力墻中的暗柱通常采用的都是鋼筋建材，通過大開間的剪力墻構(gòu)造應(yīng)用，是可以有效縮減鋼筋的使用
數(shù)量。
（4）協(xié)調(diào)優(yōu)化結(jié)構(gòu)與建筑
對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，應(yīng)該盡可能地對建筑的結(jié)構(gòu)與整體平面的配合緊密予以有效保證，使得結(jié)構(gòu)合理、造型美觀的效果可以有效的實現(xiàn)出來。對建筑墻與柱進(jìn)行布設(shè)的時候，應(yīng)該和房建平面的功能需求一樣，每個房建的開間與進(jìn)深等都應(yīng)該保持一致。盡可能地簡潔建筑系統(tǒng)，不可以讓柱與墻之間出現(xiàn)錯位的情況，而且每一層的截面面積與高度都應(yīng)該是一樣的。
結(jié)語
綜上所述，對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化的時候，不僅要對建筑自身的功能予以保證，還要能夠有效地控制好工程投入的資金。而且，開發(fā)商與建筑企業(yè)，不應(yīng)該對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化帶來的經(jīng)濟(jì)效益給予過多的重視，在追求經(jīng)濟(jì)利益的過程中絕對不可以通過降低質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，削弱技術(shù)性能以及縮減建材等方式。所以，對建筑結(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)用進(jìn)行分析與研究具有非常重大的意義。