房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展以及人們生活品味的提高，對(duì)于房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高。在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，有助于在保證房屋建筑的功能性、安全性和耐久性的同時(shí)，降低投資成本，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)性能。本文通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行分析，研究其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)際應(yīng)用的具體方法。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)

房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越迅速，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也成為該行業(yè)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠?yàn)榻ㄖw方案的設(shè)計(jì)提供有效參考，是實(shí)現(xiàn)建筑“安全、經(jīng)濟(jì)和適用”的設(shè)計(jì)目標(biāo)的有效路徑。因此有必要進(jìn)行房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，就是通過(guò)充分發(fā)揮房屋建筑材料本身的性能，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件以及各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的相互配合，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，對(duì)實(shí)際工程中的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的研究，使建筑的總體結(jié)構(gòu)以及建筑各個(gè)分部銜接得到完善以及優(yōu)化。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果相比，優(yōu)化結(jié)構(gòu)不僅提高傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，而且把社會(huì)中所具有的價(jià)值學(xué)以及審美學(xué)完美結(jié)合其中，不斷提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用的整體性協(xié)調(diào)發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性能，同時(shí)還具有審美和實(shí)用的特點(diǎn)，降低建筑成本，協(xié)調(diào)建筑的完整性，并使其具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化目的在于使房屋建筑的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)決策更為科學(xué)性，提高建筑安全性和抗震性的要求，有效地達(dá)到房屋建筑的安全實(shí)用、經(jīng)濟(jì)美觀效果，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)分析

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋結(jié)構(gòu)、維護(hù)結(jié)構(gòu)等，在這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要以工程實(shí)際情況為依據(jù)，加強(qiáng)關(guān)注工程進(jìn)度與發(fā)展，并以適當(dāng)控制工程造價(jià)，這樣才能使建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化符合設(shè)計(jì)理念。房屋建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)旨在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和建筑結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)上，充分考慮設(shè)計(jì)進(jìn)程中可能遇到的問(wèn)題，在經(jīng)濟(jì)最合理的情況下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。基本內(nèi)容是：對(duì)房屋建筑進(jìn)行全面的受力分析后進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，對(duì)建筑構(gòu)件的布置方式進(jìn)行合理分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案和優(yōu)化設(shè)計(jì)模型是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要組成部分。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在眾多的變量中選出重要的參數(shù)，針對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行函數(shù)模型的建立，從而計(jì)算出最優(yōu)解。設(shè)計(jì)人員最終設(shè)計(jì)方案中起決定性作用的參數(shù)主要包括房屋價(jià)格、預(yù)期產(chǎn)生的損失參數(shù)或房屋構(gòu)架性能參數(shù)等。如考慮因素變化幅度較小，則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編程以及計(jì)算難度就會(huì)降低。通常來(lái)說(shuō)，模型的建立總共分為兩個(gè)部分，首先是選擇較為合理的設(shè)計(jì)變量，這對(duì)模型的構(gòu)建有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)變量設(shè)計(jì)也會(huì)影響到參數(shù)的選擇，合理的計(jì)算變量能夠有效地減少計(jì)算編程的工作量；其次是確定目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)的確定要先找出能夠滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解，然后對(duì)約束條件進(jìn)行確定，約束條件包括尺寸、強(qiáng)度、彈塑性以及應(yīng)力等方面。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)候，要保證這些約束條件都在規(guī)定的范圍中，滿足設(shè)計(jì)所需的要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)定，確保各種條件均能符合相關(guān)規(guī)定要求，以便實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果最優(yōu)。

2.2結(jié)構(gòu)決定計(jì)算方法執(zhí)行

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到很多計(jì)算程序，房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對(duì)所有結(jié)構(gòu)重新計(jì)算以達(dá)到最優(yōu)結(jié)果，因此在計(jì)算過(guò)程中，要確定各種可能性，選擇最優(yōu)方案； 在沒(méi)有約束條件時(shí)，先進(jìn)行有效計(jì)算，再根據(jù)約束性得到最佳結(jié)果； 在計(jì)算過(guò)程中充分討論，及時(shí)提出并解決問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算工作效率和效益的同時(shí)提高。同時(shí)，要全面地考慮到變量的因素，運(yùn)用科學(xué)合理的計(jì)算方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

2.3程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)優(yōu)化計(jì)算好方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行程序的編寫，將程序?qū)胗?jì)算機(jī)中，在后期的計(jì)算過(guò)程中只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算就更加直觀的得出結(jié)果。

2.4結(jié)論分析

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，要全方面地考慮到各種阻礙因素，最大程度地保證建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的完成。在統(tǒng)計(jì)各種情況后，設(shè)計(jì)者需根據(jù)所有統(tǒng)計(jì)情況確定設(shè)計(jì)最佳方案。在分析結(jié)論過(guò)程中需要征求各方意見(jiàn)，平衡各方利益，同時(shí)需多方位、多角度分析問(wèn)題，不能遺漏任何可能發(fā)生的情況和細(xì)節(jié)。在選擇方案時(shí)，也要兼顧技術(shù)改進(jìn)，用技術(shù)地提升節(jié)約資金地投入。

3、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

3.1房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的前期設(shè)計(jì)

前期設(shè)計(jì)是房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于房屋住宅的整體設(shè)計(jì)以及工程項(xiàng)目的資金投入等都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。在施工前期，我們會(huì)設(shè)計(jì)出各種各樣的房屋建筑物結(jié)構(gòu)布置方案，面對(duì)這些方案，須選擇科學(xué)、規(guī)范的方案。如果優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在前期的方案設(shè)計(jì)中被忽視，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用受到阻礙，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可行性都會(huì)出現(xiàn)偏差，增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度和成本。因此在進(jìn)行房屋住宅的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須優(yōu)先考慮前期設(shè)計(jì)，采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，保證工程初期能夠有一個(gè)良好的開端。

3.2整體性與局部性考慮

房屋建筑是一項(xiàng)具有復(fù)雜性與層次性的工作，想要進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)就要綜合考慮建筑的整體與局部的優(yōu)化設(shè)計(jì)。從整體性的特點(diǎn)上來(lái)看，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含了設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系和安裝設(shè)計(jì)體系等相關(guān)內(nèi)容，每個(gè)提下下面又包括了若干下屬體系。在進(jìn)行房屋建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)下屬系統(tǒng)和體系進(jìn)行優(yōu)化，促使各個(gè)布局間的橫向關(guān)聯(lián)沖破，保證各環(huán)節(jié)之間能夠協(xié)調(diào)搭配。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都需要以整體性為基礎(chǔ)，展開局部性與整體性的優(yōu)化工作，從而實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，全面提高房屋建筑質(zhì)量。

3.3建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑格局

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中想要實(shí)現(xiàn)房屋的外形和結(jié)構(gòu)的合理的融合，就要做到建筑的整體平面和整體結(jié)構(gòu)的配合。而想要使得房屋建筑的整體平面和整體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緊密配合，具體的表現(xiàn)首先就是要保證房屋建筑的簡(jiǎn)潔原則，例如： 保證房建筑墻體與建筑支出間不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位現(xiàn)象，時(shí)刻保持房屋建筑高度與建筑截面面積的高度適應(yīng)，達(dá)到建筑整體結(jié)構(gòu)與整體平面的配合性目的。并且，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程較為復(fù)雜化，諸多轉(zhuǎn)交部位的承受性能有待加強(qiáng)。在這一現(xiàn)實(shí)要求下，需要進(jìn)一步加大轉(zhuǎn)角部位的承載能力，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，增強(qiáng)施工材料的強(qiáng)度值，采用強(qiáng)度值較高的施工材料展開工程建設(shè)。此外，要最大程度保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體鋼芯與重心力、質(zhì)心之間交疊的準(zhǔn)確性，防止扭轉(zhuǎn)局面的出現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)：

總之、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著重要的影響，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使得建筑的功能與外形都得到一個(gè)科學(xué)的規(guī)劃與提升。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在滿足建筑使用要求與質(zhì)量的前提下，需要不斷精益求精的對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能夠滿足人們對(duì)于住房的需要。

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