建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法探析

（神華國(guó)能寧夏煤電有限公司,寧夏 銀川 750000）

利用對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以保證建筑自身的功能，并且對(duì)工程資金投入進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)師在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要大膽創(chuàng)新，多借鑒和使用一些新的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)思路，不僅僅滿足于結(jié)構(gòu)的縱向功能齊全，應(yīng)力均勻，剛?cè)岫冗m中，還要根據(jù)建筑的特點(diǎn)，充分融入自己的創(chuàng)意和理念。

一、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概述

（一）優(yōu)化內(nèi)容

設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容含有建筑頂部、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑物布局狀態(tài)、受力性能以及工程造價(jià)開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，探索實(shí)踐能夠平衡多方利益的優(yōu)化策略。建筑工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要求建筑物施工質(zhì)量需要與建筑物剛性結(jié)構(gòu)相一致，建筑物建成后其結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能呈對(duì)稱狀態(tài)，在水平荷載下建筑物整體穩(wěn)固。設(shè)計(jì)師在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進(jìn)的原則，同時(shí)注意在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中加入節(jié)能環(huán)保元素，在保障建筑物運(yùn)行功能與安全性的情況下，提高其舒適度和滿意度。

（二）作用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要解決的問(wèn)題就是建筑結(jié)構(gòu)如何滿足效益的長(zhǎng)遠(yuǎn)化，在這個(gè)問(wèn)題得到有效解決的基礎(chǔ)上，再對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與經(jīng)濟(jì)性做到盡可能的優(yōu)化。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念相比，當(dāng)前所采用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，能夠有效降低工程成本，一般能達(dá)到10%到35%的效果。其次建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用，還能夠做到對(duì)建筑材料有效性與利用率的最大程度發(fā)揮，能夠讓建筑物的各個(gè)空間與整體能夠達(dá)到相互協(xié)調(diào)的效果，并能夠滿足質(zhì)量安全管理規(guī)定的要求。另外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的應(yīng)用，還能夠?qū)ㄖ锏脑仍O(shè)計(jì)起到完善的作用。所以，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到重要的作用。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用

（一）建筑結(jié)構(gòu)的模型設(shè)立

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算和結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)占有著很大的比重。建筑工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是根據(jù)工程的實(shí)際情況，提高參數(shù)選擇的科學(xué)性與合理性。在一般情況下，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，通常需要從下面的兩個(gè)角度進(jìn)行深入的分析和考慮。首先，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，為了能夠保證變量參數(shù)的科學(xué)性與合理性，應(yīng)該嚴(yán)格按照計(jì)算編制的流程進(jìn)行模型的設(shè)置，從而能夠最大程度的保證建筑工程設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)于希昂古施工參數(shù)的合理性。另一個(gè)方面，在進(jìn)行模型建立的過(guò)程當(dāng)中，首先應(yīng)該模型目標(biāo)函數(shù)的確定，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的希昂古數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行選取和分析，保證所有函數(shù)條件都能夠完全符合工程的實(shí)際需求，確定約束性條件，其中主要包括：強(qiáng)度、尺寸以及彈塑性等諸多方面，從而更加充分的滿足房屋建筑工程的實(shí)際要求。不僅如此，在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)實(shí)際建模的構(gòu)建當(dāng)中，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工影響因素的重視程度，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，保證模型與工程的實(shí)際情況保持高度的一致性。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的設(shè)定

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用過(guò)程中存在著諸多的變量及約束非線性優(yōu)化的問(wèn)題。因此在計(jì)算的過(guò)程中，一般采取的辦法都是將約束優(yōu)化的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為無(wú)約束問(wèn)題來(lái)進(jìn)行求解。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的設(shè)定時(shí)，可以選擇的計(jì)算方法有拉式乘子法和復(fù)合形法等。

（三）結(jié)構(gòu)整體與局部?jī)?yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有層次性，并且相對(duì)比較復(fù)雜，因而必須運(yùn)用技術(shù)措施優(yōu)化整體與局部設(shè)計(jì)工作。就層次來(lái)說(shuō)，它包括設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系、安裝設(shè)計(jì)體系等，并且每個(gè)體系還包含不同的分支體系。設(shè)計(jì)中必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，優(yōu)化每個(gè)分支體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，設(shè)計(jì)還包含原料選取、零部件選擇、結(jié)構(gòu)類型選擇等內(nèi)容，具有一定的復(fù)雜性，這也是設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題。針對(duì)這些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中必須從整體入手，細(xì)化設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)水平。

（四）節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化必須以綠色建筑思維理念為前提和基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員要正確運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。具體方法包括：第一，要結(jié)合項(xiàng)目所處的地理位置、氣候條件和所在地城市規(guī)劃的具體情況，有的放矢地選擇建筑的朝向，這么做不僅可使住戶有好的采光照射，也為室內(nèi)通風(fēng)營(yíng)造了溫暖溫馨的良好環(huán)境，可謂是一舉多得；第二，要統(tǒng)籌兼顧，不能只顧建筑的美觀而不考慮座向風(fēng)向，只要設(shè)計(jì)科學(xué)合理，則會(huì)有效降低室內(nèi)熱量損耗，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的最佳效果；第三，要采取優(yōu)化措施，完善房屋建筑的維護(hù)工作。對(duì)屋頂、門(mén)和窗戶等要提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在面對(duì)陽(yáng)光一側(cè)，窗面積可適當(dāng)擴(kuò)大，有條件的也可增加窗戶數(shù)量，這種設(shè)計(jì)方式會(huì)提升室內(nèi)的采光度。在背光一側(cè)，可適當(dāng)減少窗的面積或數(shù)量，避免熱量過(guò)多散失，以利節(jié)能。

結(jié)束語(yǔ)：

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程和基礎(chǔ)電信建設(shè)的重要內(nèi)容，對(duì)于建筑工程質(zhì)量具有重要影響，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有助于促進(jìn)建筑功能的發(fā)揮。若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不利于建筑功能發(fā)揮，則容易產(chǎn)生各類質(zhì)量安全問(wèn)題。為此，設(shè)計(jì)師在開(kāi)展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)注重采取一定的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，以保障建筑工程整體質(zhì)量安全。