建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法

王海誼

(大連廣播電視大學(xué))

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)建筑行業(yè)也在不斷地發(fā)展中，同時(shí)建筑行業(yè)中各個(gè)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈，因此對(duì)于建筑工程企業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化成為一項(xiàng)非常重要的工作，這樣不僅能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還可以使企業(yè)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。

1 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的重要作用

1.1 有利于為建筑施工企業(yè)節(jié)省施工成本

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口數(shù)量在不斷地上升，各大城市中的土地利用率急劇上升，高層建筑的數(shù)量在不斷地提高。與其他建筑相比，高層建筑在縱方向上占據(jù)了較大空間，但是占用的土地面積較小。但是，樓層的高度和節(jié)約的成本數(shù)量并不成負(fù)相關(guān)。實(shí)際上，建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中真正需要考慮的數(shù)據(jù)是建筑的總占地面積和建筑施工企業(yè)的總成本之間的比值。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可以在很大程度上為建筑施工企業(yè)節(jié)約成本，增加施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 提高建筑結(jié)構(gòu)性能，增加建筑整體的經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果要增加樓層的層數(shù)，那么與其相對(duì)應(yīng)地就要增加建筑工程內(nèi)部橫梁和柱子的整體承重能力，在這個(gè)過(guò)程中，建筑墻體的面積以及梁柱的體積都會(huì)相應(yīng)地在一定程度上有所增加。那么經(jīng)過(guò)各個(gè)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及體積的變化，整個(gè)建筑物的質(zhì)量自然就會(huì)有所增加。如果能夠?qū)ㄖこ痰脑O(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，那么就不僅可以提高建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力性能，還可以在一定程度上提高建筑工程施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的步驟

2.1 對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的選擇

進(jìn)行建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作人員在設(shè)計(jì)建筑之前，應(yīng)該對(duì)建筑工程中各個(gè)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，然后再對(duì)施工材料的種類和數(shù)量作統(tǒng)一地規(guī)劃，使得各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，最后再根據(jù)計(jì)算得出的建筑工程的工程總造價(jià)來(lái)選擇最適合建筑施工的優(yōu)化設(shè)計(jì)，再確保建筑施工質(zhì)量的同時(shí)要將施工成本降到最低，盡可能地提高建筑企業(yè)的收益。以上過(guò)程就是建筑工程設(shè)計(jì)流程中目標(biāo)函數(shù)的選擇，這是建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中一項(xiàng)非常重要的工作。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)變量進(jìn)行正確精準(zhǔn)的選擇

對(duì)相關(guān)的變量進(jìn)行正確精準(zhǔn)的選擇是設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中較為重要的環(huán)節(jié)之一。設(shè)計(jì)師在完成了對(duì)目標(biāo)函數(shù)的選擇之后，要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)以及實(shí)際情況來(lái)對(duì)變量進(jìn)行選擇。從專業(yè)的角度來(lái)講，變量的選擇就是設(shè)計(jì)師要對(duì)所有對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有所影響的因素進(jìn)行全面地了解和詳細(xì)地分析，然后在這些因素中，選擇出對(duì)建筑設(shè)計(jì)影響最大的一個(gè)變量，然后再對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行精準(zhǔn)地計(jì)算和分析，并按照相關(guān)規(guī)定對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格地控制，這樣就能在一定程度上實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)約束條件進(jìn)行科學(xué)合理的選擇

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)所設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的可靠度在一定程度上進(jìn)行創(chuàng)新，并盡可能地將其優(yōu)化，在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師就可以較為精準(zhǔn)地判斷出所設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)中的定量以及起約束作用的條件，這樣設(shè)計(jì)師就可以將約束條件設(shè)置在國(guó)家對(duì)建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之類，這樣就能在最大程度上使建筑工程的設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，同時(shí)還能使建筑工程的施工質(zhì)量得到一定的保證。

3 建筑工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方案

3.1 對(duì)建筑工程中的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

建筑工程的整個(gè)施工過(guò)程中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間可以占到全部施工時(shí)間的四分之一，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)占到了建筑工程全部工程造價(jià)的百分之十到百分之二十，從相關(guān)的數(shù)據(jù)就可以看出基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)和施工中的重要地位，因此，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要盡可能做到對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。除此以外，建筑工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件與建筑工程中基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)方案有著十分密切的聯(lián)系，所以設(shè)計(jì)師在對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，要對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)且全面地了解，并且要以這些數(shù)據(jù)為基本的依據(jù)，選擇最為科學(xué)合理且最適合建筑工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后再結(jié)合實(shí)際情況對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的截面進(jìn)行嚴(yán)格地把握和控制。這樣就能在最大程度上實(shí)現(xiàn)建筑工程中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且能夠有效地降低工程總造價(jià)，為建筑施工企業(yè)節(jié)省資金成本。

3.2 對(duì)建筑工程中柱子的截面以及柱網(wǎng)的位置布局進(jìn)行優(yōu)化

一般情況下，一個(gè)建筑物內(nèi)部柱網(wǎng)的位置布局，是決定各個(gè)柱子之間距離的主要因素，柱網(wǎng)的尺寸往往是在6米到12米之間。如果柱子之間的距離比通常情況下的距離小，那么就會(huì)導(dǎo)致傳力線路變短，雖然這樣的情況之下可以在一定程度上減小建筑物上面部分施工材料的數(shù)量，但是卻會(huì)導(dǎo)致建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)提高，因此，建筑物內(nèi)部柱網(wǎng)位置的布局可以影響到整個(gè)建筑物的施工以及工程總造價(jià)。除此之外，建筑物內(nèi)部柱子的大小或者體積也會(huì)在很大程度上影響整個(gè)建筑工程的工程總造價(jià)，因此設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中要對(duì)柱子的截面設(shè)計(jì)以及柱網(wǎng)的布局設(shè)計(jì)進(jìn)行盡可能地優(yōu)化。

3.3 對(duì)建筑工程中的梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

一般情況下，設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)中的梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往會(huì)采用矩形的截面來(lái)形成受彎梁，但是需要注意的是，這種設(shè)計(jì)方案會(huì)在很大程度上降低建筑工程中施工材料的利用率。設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)梁的結(jié)構(gòu)時(shí)如果要提高施工材料的利用率，那么建議可以用平面架來(lái)代替以往的受彎梁，這樣就可以去除梁中多余的施工材料，這樣不但可以為梁減輕負(fù)重壓力，還可以提高施工材料的利用率，減少資金的花費(fèi)。因此，對(duì)建筑工程中的梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有效地提高建筑工程施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 小結(jié)

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的重要作用:有利于為建筑施工企業(yè)節(jié)省施工成本以及提高建筑結(jié)構(gòu)性能，增加建筑整體的經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的步驟分別有:對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理地選擇;要對(duì)變量進(jìn)行正確精準(zhǔn)的選擇;對(duì)約束條件進(jìn)行選擇等。進(jìn)行建筑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方案有:對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、柱子以及梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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