優化法在建筑結構設計中的應用

摘 要：任何建筑假如希望獲取優秀效果的話，設計者都要將它的外在和結構密切的設計到一起。對于結構來講，在設計的時候要秉承著五類效果方法，即要節省資金，要安全性高，要方便建設，還要外形美觀以及適宜性好。在設計的時候，要積極的分析，盡量的減少資金，確保效益最高，進而節省費用，合乎設計要求。

關鍵詞：建筑結構設計；優化方法；房屋結構設計

任何的建筑體都是一種不動的藝術品，要想獲取優秀效果的話，設計者都要將它的外在和結構密切的設計到一起。要想獲取優秀的效益，就要在設計的時候使用五類效果方法。在設計的時候，按照優化措施能夠合乎如下的規定，確保建筑的外在好看，形態好，而且還能方便開展建設工作，便于實現安全性規定，進而成為真正意義上的經適房。

1 關于設計優化措施的理論前提

當開展設計工作的時候，要分析的要素非常多，其最終的意義是為了在確保設計課題的基礎功效和安全性好的背景之下，將其設計到最為優秀的底部。此時就必然的牽涉到最優化思想。以科學用語來分析即，使用明確的數學措施，在全部的有幾率的設計規劃的集合里，分析到可以實現設定意義，可以令人許可的規劃。從建筑理論上分析結構設計優化方法可以得知，結構設計優化方法主要體現在兩個方面，其一是房屋工程部分結構的優化設計，其二是房屋工程結構總體的優化設計。后者的優化設計包括：屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。穿插其中的，還包含選型、布置、受力分析、造價分析等項目，在實施過程中，應遵循一定的原則，結合具體工程的實際情況，從實際出發，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益目標進行結構優化設計。

當安全被維護的前提之下，建筑師要積極地創新，要敢于發展新的模式。在設計的時候，建筑人的設計思想要得以維護，要合乎布局要求，保證它的對稱性好，而且要隨品質以及剛度中心的不同點，確保建筑體在橫向水平力的干擾下不會出現過大的扭轉力，在豎向的布局之中，要保證在合乎功效規定的背景之中，盡量的融匯豎直構件，要想確保設計等的不會非常的困難，降低資源不合理使用現象的發生幾率，降低浪費問題的發生幾率，確保力不會集中到一起，就最好是不用轉化層。垂直剛度應該是不斷變化的，嚴禁突然的發生變化，假如不這樣的話，在水平力的干擾之下，突變的地方會出現非常顯著的力聚集的現象。其很顯然對于結構的抗力來講是不合理的。

2 關于優化科技的發展價值

在開展設計的時候，使用結構方法能夠獲取優秀的意義，其不但能夠使得建筑的外在更加好看，而且使用也更為方便，還能夠節省很多的資金，發揮著非常優秀的意義。差不多所有的建筑人都期待，在其結構的永久效益合乎規定的時候，要盡量的減少投資，而且，確保其穩定性好。此時，才可以確保發展有序，獲取最多的利潤。

使用該措施和股偶去的措施比對來看，它的優勢是非常的顯著的，其能夠使得成本變少，一般能夠降低達到百分之三十五左右，要想獲取優化，就要積極的將物質的特性體現出來，要將所有的結構有效的協調，確保其合乎安全規定。而且，該措施的技術性的獲取還能夠確保決策有序，合乎實用性等的發展規定。

3 結構設計優化技術在建筑結構設計中的步驟

3.1 結構優化模型

房屋結構整體優化設計方法分以按3個步驟進行。首先，選擇設計變量。一般把對設計要求起主要影響作用的參數作為設計變量，如目標控制參數（結構造價C1和損失期望C2）和約束控制參數（結構的可靠度PS）；而將那些對設計要求來講，變化范圍不大或是根據結構要求或局部性的設計考慮就能滿足設計要求的參數等作為預定參數，這可以大大減少設計、計算和編制程序的工作量；其次，確定目標函數。尋求一組滿足預定條件的截面幾何尺寸和鋼筋截面積以及失效概率，從而使總費用最小；第三，確定約束條件。房屋結構基于可靠度優化設計的約束條件，則包括尺寸約束、結構強度約束、應力約束、變形約束、裂縫寬度約束、構件單元約束、結構體系約束、從正常使用極限狀態下的彈性約束到最終極限狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。在設計中，要使結構優化設計應用于實際房屋結構工程，則是路房屋結構設計中實際的約束條件與目標約束條件相比較，保證各約束條件都符合現行規范的要求，以實現最優設計。

3.2 設定優化設計計算方案

房屋結構基于可靠度的優化設計問題屬于比較復雜的多變量、多約束非線性優化問題，一般情況下，在計算過程中，應轉化問題求解，即將有約束優化問題轉化為無約束問題。可以利用起來的優化設計計算方法有復合形法、拉氏乘子法、Powell法等。

3.3 進行程序設計

根據基于可靠度的結構優化模型和選擇的優化設計計算方法，編制功能齊全、運算速度快的綜合程序。

3.4 針對結局展開的探索活動

針對結局展開的探索活動，明確最為優秀合理的設計規劃，在對如上的內容有效落實的時候，牽扯到的不利點非常多，因此要綜合化的，多層次的去分析。其關鍵是由于開展此類項目花費的資金總數非常大，牽扯的要素也是很多的，因此，總法則和考慮必須綜合進行，不應該單純的為了節省費用，而不關注設計的發展、技術和經濟兩個要素之間本身就是一種不協調的要素的，必須要對其有效的設置，主要是由于其是掌控投資的最為關鍵的步驟。因此，在設計中片面強調經濟節約是不正確的，應滿足技術上的相應要求，使項目達到相應的功能傾向，與此同時，要反對重視技術，輕經濟、設計保守浪費的現象。

總體上講，該項設計措施的探索區域非常寬，有著非常繁瑣的特征，是一個全方位的決定性的內容。其在設計的時候要綜合分析五類意義，這五個要素的關注方向是不一樣的，其彼此間還有一些不兼容的地方，任何好的設計都是將這些要素有效的融匯到一起。因此，在開展具體的設計工作的時候，要積極的探索，減少費用，進而實現利潤最高的意義，保證在節省費用和合乎美學價值的背景下積極的開展設計工作。

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