房屋結構設計優(yōu)化方法研究論文
摘要：建筑結構設計是房屋結構設計中的重要內容，因此，對建筑結構進(jìn)行優(yōu)化設計具有重要意義。合理的設計方案，在滿(mǎn)足技術(shù)要求的基礎上，還能滿(mǎn)足美觀(guān)與使用性要求。但是，優(yōu)化建筑結構設計是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題，這就要求我們，必須深入研究?jì)?yōu)化建筑結構設計的方法。文章首先介紹了結構設計優(yōu)化方法內容及其原則，并闡述了建筑結構設計優(yōu)化的現實(shí)意義，隨后探討了建筑結構設計優(yōu)化方法的具體應用，希望對相關(guān)人員有所啟發(fā)。
關(guān)鍵詞：建筑結構設計；優(yōu)化方法；協(xié)調性；經(jīng)濟性能
現如今，人們對建筑的要求不再簡(jiǎn)單的是居住使用要求，隨著(zhù)時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對建筑的美觀(guān)性和安全性也愈加重視，對建筑的實(shí)用性能有了更嚴格的要求�；谝陨弦蟮淖兓�，這就要求我們不斷改變并優(yōu)化結構設計，采取耳穴的方案，同時(shí)滿(mǎn)足美觀(guān)性和實(shí)用性，并且還能夠降低成本投入，提高經(jīng)濟效益，促進(jìn)建筑業(yè)的良好健康發(fā)展。
1結構設計優(yōu)化方法內容及其原則
1.1概述。在房屋建筑結構設計時(shí)，如果要對設計方法進(jìn)行優(yōu)化，這就勢必給工作人員帶來(lái)更多的問(wèn)題，例如成本問(wèn)題和建筑材料問(wèn)題。這種情況下，就要求工作人員用最低的資金投入，進(jìn)行房屋建筑設計的優(yōu)化。對優(yōu)化房屋建筑設計時(shí)，其優(yōu)化的內容主要包括兩個(gè)內容：
�、賰�(yōu)化整體的房屋建筑結構；
�、趦�(yōu)化局部的房屋建筑結構。而局部房屋建筑結構主要就是對主體結構、房頂結構和下部基礎結構等分別進(jìn)行優(yōu)化設計。1.2原則。
�。�1）使建筑具有安全性能。房屋結構優(yōu)化不是簡(jiǎn)單的進(jìn)行材料的節約，而是首先要確保房屋建筑結構安全，然后利用專(zhuān)業(yè)知識，結合實(shí)際的房屋建筑情況，對房屋建筑結構進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，從而使得房屋建筑的設計趨于完善。
�。�2）使建筑具有實(shí)用性能。對于房屋建筑優(yōu)化設計的另一個(gè)原則就是要確保建筑物的實(shí)用性，使得房屋建筑通過(guò)優(yōu)化設計具備更多的功能，滿(mǎn)足人們的實(shí)用與使用需求。
�。�3）保證建筑結構優(yōu)化的同時(shí)保護環(huán)境。房屋建筑結構優(yōu)化設計的另一個(gè)原則就是要尊重環(huán)境，也就是說(shuō)要注意環(huán)保，例如，可以采用綠色環(huán)保材料。
�。�4）確保建筑具有可用價(jià)值。這個(gè)原則也是非常重要的一點(diǎn)，要求在進(jìn)行房屋建筑優(yōu)化設計時(shí)，不能一味追求利益，忽視質(zhì)量，而是要在保證建筑質(zhì)量的基礎上降低資金投入。根據以上原則，不難看出，在進(jìn)行房屋建筑結構優(yōu)化設計時(shí)必須保證其科學(xué)、安全、質(zhì)量要求。首先，充分重視結構優(yōu)化模型，科學(xué)合理的結構設計變量得到解決。主要針對相關(guān)的參數值和約束來(lái)控制參數值的選擇應注意，而較小的將實(shí)現一個(gè)預定義的類(lèi)型參數，可以有效地減少編程，提高效率，提高整體水平；然后是目標函數的確定，這將對建筑作為一個(gè)整體的成本情況來(lái)理解�？梢钥茖W(xué)地確定約束條件，為結構的優(yōu)化設計奠定基礎。
2建筑結構設計優(yōu)化方法的具體應用
2.1整體和局部?jì)?yōu)化。房屋建筑結構設計具有復雜層次性。首先要求在進(jìn)行設計時(shí)要考慮設計、結構、安裝等不同子系統及其下屬體系。在進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)，綜合考慮各個(gè)子系統和下屬體系并且進(jìn)行優(yōu)化；其次，由于在房屋建筑結構設計時(shí)設計到施工材料、構建、配件等內容，這就要求進(jìn)行房屋建筑設計時(shí)，進(jìn)行整體優(yōu)化。建筑結構的優(yōu)化計算模型和優(yōu)化計算方案屬于建筑結構優(yōu)化設計的重要組成部分。建筑結構的優(yōu)化設計的本質(zhì)就是在變量中提取重要的參數，根據上述所說(shuō)參數建立函數模型，從而得到比較好的方案。一般來(lái)說(shuō)，建立模型主要從以下方面入手：①合理選擇設計變量，這屬于重要內容，而且在選擇變量設計會(huì )影響參數的選擇，因此合理計算變量就能將降低計算編程的工作量；②確定目標函數，首先要在符合函數的.基礎上找到最優(yōu)解，才能確定目標函數；其次，將約束條件確定下來(lái)，主要包含彈塑性、強度、應力及尺寸等方面，在優(yōu)化建筑結構的同時(shí)，必須確保約束條件的范圍在規定的要求之內，滿(mǎn)足設計的需求。
2.2建筑主體上部結構的科學(xué)性?xún)?yōu)化。建筑主體上部結構的科學(xué)性?xún)?yōu)化，是在建立模型，優(yōu)化系統設計，保證科學(xué)合理性的基礎上，對建筑剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設計。首先，建立合理的剪力墻數量；其次，保。證剪力墻的整體質(zhì)量的統一性，保證其整體結構的重心，減少地震等災害對房屋建筑的破壞；最后，如果要保證剪力墻的高抗剪能力，在滿(mǎn)足質(zhì)量的要求上減少墻的數量。
2.3概念設計結合細部結構設計優(yōu)化概念設計的應用表明沒(méi)有具體的量化數據，例如，抗震防裂度，這種情況下沒(méi)有具體的量化的標準進(jìn)行優(yōu)化設計，因此需要用到概念設計。但是在設計過(guò)程中，要求工作人員必須會(huì )合理且靈活運用建筑結構設計的優(yōu)化方法。例如，在進(jìn)行抗震設計時(shí)，可以根據房屋建筑的實(shí)際情況，選擇合理的抗震方法進(jìn)行設計，方法不同，但是達到了相同的優(yōu)化目的。
2.4結構設計中注重協(xié)調性設計。應用結構設計的優(yōu)化方法，可以充分體現在協(xié)調方面。將建筑與整個(gè)平面之間的關(guān)系應得到有效的加強，可以在結構設計中加以保護，以及結構設計的外觀(guān)也應體現。在設計過(guò)程中，墻、柱的結構布置，建筑平面功能需要得到有效保證，建筑空間和深度，充分保證房子的整體結構來(lái)反映系統的簡(jiǎn)單性，在各部門(mén)的高度可以充分的保護。
2.5對計算結果進(jìn)行分析，確定最優(yōu)設計方案。作為優(yōu)化結構設計中比較重要的部分，結果分析的意義不言而喻。在此過(guò)程中，要將計算數據結果進(jìn)行詳細的分析，然后以數據中得到的信息為依據，制定優(yōu)化設計方案。另外，在優(yōu)化設計的過(guò)程中需要多方面考慮，尤其是各種阻礙因素，要對其進(jìn)行控制，使得建筑結構優(yōu)化設計能夠順利完成。此外，由于在施工建設過(guò)程中，涉及的人力、物理、財力較多，因此結構優(yōu)化的主要目的就是合理降低上述指標，從而保證建筑指標不會(huì )受到影響。因此，在建筑結構設計中必須注意：①找到建筑技術(shù)和經(jīng)濟之間的平衡點(diǎn)，降低二者矛盾，使用高新技術(shù)，降低費用成本；②充分理解技術(shù)所帶來(lái)的經(jīng)濟價(jià)值，充分意識到技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展有利于降低經(jīng)濟損耗，因此這就要求必須加強技術(shù)發(fā)展。
3建筑結構設計優(yōu)化的現實(shí)意義
3.1有利于降低工程總成本�，F階段，高層建筑不斷增加，與普通多層建筑比較，主要的區別就是占據的土地面積比較小，占據的空間面積比較大，減少用地費用。但是建筑物的高度的增加，層數的增多，就容易造成樓與樓之間的不協(xié)調問(wèn)題，占地節約量和建筑的層數不成比例。因此，不可以單純的追求建筑的高度而忽視土地節約量，要將占地面積、造價(jià)進(jìn)行統一協(xié)調。另外，高層建筑并不會(huì )因為層數的增多增加樓頂，這就明顯的降低了成本，只是會(huì )增加樓層的基礎造價(jià)。
3.2有利于加強建筑物的整體經(jīng)濟性能。隨著(zhù)層數的不斷增加，建筑物必會(huì )影響整體框架梁與柱的承載能力，使之承載力增加，這就造成墻體的面積和梁柱的體積的增加，增加結構自重，電線(xiàn)、水管等管道等房屋配置會(huì )有所延長(cháng)。相對來(lái)說(shuō)，普通的多層建筑物能夠節省建材但不會(huì )影響抗震性能。此外，建筑物高度的不同勢必會(huì )影響墻面的范圍，這時(shí)候一般會(huì )選擇圓形建筑或者是接近方形的建筑，這樣外墻的周長(cháng)系數就會(huì )相對減少，而且內外裝修面積也會(huì )隨之減少，而且以上形狀有利于其受力的提高，在保證安全穩定的基礎上增加了建筑的整體經(jīng)濟效益。
4結束語(yǔ)
綜上所述，參考實(shí)際情況，從多個(gè)方面，研究對房屋結構設計中的建筑結構設計優(yōu)化方法的應用，利用結構理念和方法的不斷優(yōu)化，有效的提高建筑整體的結構設計質(zhì)量。希望本次的相關(guān)研究，可以對房屋建筑結構設計優(yōu)化起到一定指導作用。
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