導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著我國改革開發(fā)的進一步發(fā)展，全國人民的生活都步入了小康時代。越來越多的人對物質(zhì)生活要求也越來越高了，許多人都住進了高樓大廈。人口的繼續(xù)增長，使得建筑物越來越多，而土地資源有限，這樣導致土地價格越來越高，從而導致了建筑商的建筑成本也越來越高。降低建筑成本是建筑商首先考慮的方法，那么如何控制建筑成本呢？結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計思想是目前國內(nèi)外比較有價值的一套理論系統(tǒng)。運用該理論方法，實現(xiàn)人民對于居住環(huán)境和生活環(huán)境的改善，提高建筑產(chǎn)品的質(zhì)量與品味，滿足小康社會人們對新生活的需求，同時降低工程建筑的造價成本，實現(xiàn)建筑商利潤最大化的目標，這具有適用、經(jīng)濟、實用的價值。

1優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

社會上的建筑物都很令人賞心悅目給人以美的享受，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑實施技術(shù)相互協(xié)調(diào)、密切配合，從而達到美觀效果的結(jié)果

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計我們都追求安全、適用、經(jīng)濟、美觀、施工簡單等五種目標。文中的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，能實現(xiàn)建筑設(shè)計技術(shù)優(yōu)化的目的，能應(yīng)用于實踐，它不但滿足了人們對建筑美觀、造型優(yōu)美的要求，又能使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、性能安全、建筑成本經(jīng)濟，成為名副其實的“經(jīng)濟適用”建筑。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法從建筑上來分析，它主要體現(xiàn)在優(yōu)化設(shè)計的建筑工程結(jié)構(gòu)和建筑工程結(jié)構(gòu)的總體優(yōu)化設(shè)計兩個方面。

第一個方面：建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

一項大的建筑工程，先設(shè)計建筑模型，那么建筑模型的優(yōu)化是十分必要的。建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化

設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。除此之外，還需要做選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計。所有這些設(shè)計，都按照一切從實際出發(fā)的原則來進行，根據(jù)工程的具體實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟效益的目標進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要滿足設(shè)計意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣可以避免水平荷載與建筑物中太大的扭轉(zhuǎn)作用力。在豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。在設(shè)計中，我們要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

第二個方面：建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的 計算方案。

完成計算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。然而，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化涉及到多個變量、多個約束條件，這是屬于一個非線性的優(yōu)化問題，在設(shè)定計算方案時，需要將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來進行計算。建筑工程設(shè)計中常用

的方法有Powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用這些方法來計算建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

2優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)在實踐中的應(yīng)用

在設(shè)計好了優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案后，就可以將該理論方法應(yīng)用于實踐之中。結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，是目前一個比較普遍的課題，要達到利

用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的，將結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實踐之中，這是我們建筑工程設(shè)計

人員所追求的目標。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計，舊房改造，抗震設(shè)計等設(shè)計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。

在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的三個方面的問題：參與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作，將概念設(shè)計和細部結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，優(yōu)化下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面就這三個方面進行詳細描述。

2.1參與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作

因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不進行參與，建筑師進行建筑設(shè)計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計方案，獲得一個良好的開端。

2.2將概念設(shè)計和細部結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化

概念設(shè)計應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現(xiàn)實有較大的差異，在進行設(shè)計的時候就要采用概念設(shè)計的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設(shè)計過程中需要設(shè)計人員靈活的運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，達到最佳的效

果。

2.3優(yōu)化下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進行比較以確定最合適的方案。

3優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計實際價值

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在建筑設(shè)計中具有很重要的地位，首先使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計能降低建筑，其次進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計能提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。這些都具有實際價值。

3.1 通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計來降低總造價

進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多總建筑面積增大，單位建 筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數(shù)的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

3.2 通過進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經(jīng)濟性能。

4 結(jié)論

利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)方法，能提高有限的空間、有限的資源，讓其最大化的效果發(fā)揮，實現(xiàn)了經(jīng)濟化、實用性和適用性的良好目標。滿足了建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求不斷提高的目的，實現(xiàn)了人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高的需求，同時，這也實現(xiàn)了建筑商不斷尋求新的手段來滿足顧客的需求，達到降低建筑工程造價成本的目標。

5 參考文獻

[1]談建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑科學，2009

篇2

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在滿足建筑設(shè)計師設(shè)計意圖的基礎(chǔ)下，平面布置應(yīng)當盡量保持對稱和規(guī)則，盡可能的縮小剛度中心和質(zhì)量中心之間的差異，從而使建筑物在水平荷載下不至于發(fā)生太大扭轉(zhuǎn)。在豎向布置上，在滿足功能的前提下，應(yīng)盡可能的使豎向承重構(gòu)件上下保持貫通，可以不使用轉(zhuǎn)換層則盡量不使用，避免造成結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計上的困難。豎向剛度盡量不要突變，應(yīng)采取漸變的方式，避免應(yīng)水平荷載作用產(chǎn)生嚴重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

在工程項目和結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除了考慮設(shè)計對象基本的使用功能和可靠性外，還要考慮把設(shè)計對象盡可能設(shè)計的更完善一些，這就是研究結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的主要目的。它用科學的計算選取更合適本項目滿意的結(jié)構(gòu)方案。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型與方案

房屋建筑工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括以下幾個方面：房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、房屋屋蓋系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)方案設(shè)計優(yōu)化與結(jié)構(gòu)細部設(shè)計優(yōu)化。針對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計，還包括了選型、布置、造價、受力等內(nèi)容進行分析。在實際實施中，還應(yīng)該根據(jù)實際情況出發(fā)，再結(jié)合具體工程實施情況，圍繞房屋建筑綜合經(jīng)濟效益目標進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是在各種影響變量中選取主要的參數(shù)建立函數(shù)模型，運用科學的計算方法得出最好的優(yōu)化方案。結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立模型大概分為以下幾個步驟：設(shè)計變量中主要參數(shù)的合理選擇，通常的變量選擇主要選擇對于總體結(jié)構(gòu)影響較大的參數(shù)，將所有的參數(shù)按各自的影響屬性劃分分類，將影響不大的參數(shù)定為預定參數(shù)，這樣可以減少函數(shù)模型中大量的計算。目標函數(shù)一旦確定，使用函數(shù)找出符合條件的最優(yōu)解。最后是約束條件的確定，房屋建筑結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計的約束條件包括了應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)強度約束、裂縫寬度約束、尺寸約束。在優(yōu)化設(shè)計中，確定各種約束條件務(wù)必符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)設(shè)計多個變量和多個約束條件，設(shè)定計算方案時，常常將由約束條件轉(zhuǎn)換為無約束條件計算，常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。在完成計算方案設(shè)定時只需要編制相適應(yīng)的運算程序即可得到最優(yōu)化的結(jié)果。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用所面臨的幾個問題

將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用到實踐中，是比較廣泛的一項措施，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法可以不改變使用性能下達到降低工程造價的目的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于整體設(shè)計、前期設(shè)計、抗震設(shè)計、舊房改造等各分部環(huán)節(jié)都能發(fā)揮巨大的效益。在時間應(yīng)用中，應(yīng)當注意幾個問題。

（一）前期參與。前期方案的確定將直接影響到整體建筑的總投資，前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不參與是現(xiàn)在所面臨的一個問題，建筑設(shè)計師在建筑設(shè)計時對于建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性大多沒有考慮，但建筑設(shè)計結(jié)果會直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計，有些方案有可能造成建筑總投資增加和結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度提升。假如我們在方案的初期，就選擇合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，那么我們就可以根據(jù)不同的建筑類型，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和合理的設(shè)計方案，打好一個良好的基礎(chǔ)。

（二）細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。概念設(shè)計運用于沒有具體化數(shù)值情況下，需要設(shè)計人員在設(shè)計過程中靈活運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，從而達到最好的效果。在細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，注意各細節(jié)部分的設(shè)計，比如現(xiàn)澆板中異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可把異形板劃分成矩形運用。

（三）地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計。地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化首先應(yīng)選擇合理的方案，如果是樁基礎(chǔ)，則要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件選擇合適的樁基類型，樁端持力層對灌注樁樁長選擇有很大影響，應(yīng)多比較選擇合適方案。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的作用

（一）降低建筑總造價。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，建筑層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用土地面積將越小，這樣節(jié)約了土地占用面積，但隨著建筑層數(shù)的提高，總建筑高端提升，樓與樓之間間距也在提升，傳給基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載也會增加，我們則要增大基礎(chǔ)，又會擴大土地占用面積。雖然這樣單位面積會有所降低，但是還是沒有屋蓋效果那么明顯。

（二）提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性。隨著建筑層數(shù)提高，墻體面積和柱體積也會增加，導致結(jié)構(gòu)自重增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力相應(yīng)增加，水、電氣管線相應(yīng)加長，如果層數(shù)降低，可節(jié)約材料、利于抗震等，當建筑高度減少，兩建筑間的日照距離也相應(yīng)減少，間接節(jié)約了用地。如果建筑面積相同，選擇的不同的平面形狀，建筑外側(cè)外墻的周長也會不同，合理的平面模型使外墻周長減少，外墻砌體、基礎(chǔ)設(shè)施。內(nèi)外表面裝修都會減少，與此同時還提高了受力性能，增強建筑經(jīng)濟性。優(yōu)化方法的運用，協(xié)調(diào)了建筑各部分單元，使建筑在更加美觀的同時增強了建筑的可實用性，還減少了總體建筑的工程造價，這符合了現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的效益需求。

當前，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們對于居住條件和生活環(huán)境要求越來越高，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)對建筑房屋進行優(yōu)化設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)和美觀相互協(xié)調(diào)，同時安全、經(jīng)濟、適用和便利是改善人們居住環(huán)境的重要手段。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化理念注重以實際情況為準則，根據(jù)工程建設(shè)的基本情況，以控制造價成本為中心來進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，其內(nèi)容就是利用對建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案和圍護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的關(guān)鍵參數(shù)進行科學的計算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方案。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計意義重大，一方面是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性，房屋建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可節(jié)省材料，有利用抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經(jīng)濟性能。二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計大大降低了建筑工程的成本造價。節(jié)約用地，大量資料表明，房屋建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘?，能夠讓建筑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在現(xiàn)實的運用中，可以達到物美價廉的效果，不僅實現(xiàn)了房屋的美觀和實用性，而且突出的節(jié)約了工程造價。在每個投資者眼中，在保證建筑結(jié)構(gòu)可靠性和科學性的前提下，同時在建筑長遠效益下，最大程度的節(jié)約工程成本，是首先考慮的因素，這樣才能實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，用最低的投資成本獲取最大的經(jīng)濟效益。

五、結(jié)論

房屋建筑結(jié)構(gòu)造價在工程中是考慮因素較大的一個方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的運用產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。所以建筑部門和建筑設(shè)計人員應(yīng)當遵守經(jīng)濟性、適用性和合理性的設(shè)計原則，再運用現(xiàn)代高科技手段，選擇運用合適的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，用以實現(xiàn)降低建筑總工程造價并獲取更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]饒遠文.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程，2010，（09）：160.

篇3

Application of Building structural design structural design optimization design techniques

Pan Li

（Xinyang City， Henan Province Quality Supervision Station Xinyang Henan 464000）

【Abstract】People's material needs and making changes in market prices rising construction costs， the use of structural design optimization method to optimize the design of building structures is an important means to maximize resources， the paper established a model and calculation methods of structural design optimization method， while emphasizing its structural design considerations in housing applications， with a strong operational in architectural practice， but also to the development of structural design optimization of the construction market has brought far-reaching significance.

【Key words】Structural design optimization；Design technology；Building structure design；Application

近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開發(fā)商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發(fā)商追求的直接目標，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟化、實用性和適用性的良好目標。

1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法

1.1 賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀和便于施工五種效果，而建筑設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿足了建筑美觀、造型優(yōu)美的要求又能使房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、合理，成為實際意義上的“經(jīng)濟適用”房。從建筑上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，它主要體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計量方面。

1.2 房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，在實施過程中，還應(yīng)該按照一切從實際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟效益的目標進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)在滿足設(shè)計意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運用科學合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟如下：一是設(shè)計變量的合理選擇。通常的設(shè)計變量選擇對設(shè)計要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對變化影響不大的參數(shù)定為預定參數(shù)，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。二、目標函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設(shè)計中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計算方案時，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計，舊房改造，抗震設(shè)計等設(shè)計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期參與。

因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不進行參與，建筑師進行建筑設(shè)計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計方案，獲得一個良好的開端。

2.2 概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。

（1）概念設(shè)計應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現(xiàn)實有較大的差異，在進行設(shè)計的時候就要采用概念設(shè)計的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設(shè)計過程中需要設(shè)計人員靈活的運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，達到最佳的效果。

（2）與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計的過程同時要注意對于細部的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設(shè)計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

2.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進行比較以確定最合適的方案。

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的現(xiàn)實意義

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計降低總造價。

進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數(shù)的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

（2）進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性。

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經(jīng)濟性能。

與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法可以使建筑工程造價降低6%～34%。優(yōu)化方法的技術(shù)性實現(xiàn)，可以最合理的利用材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，不僅可以實現(xiàn)建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節(jié)省，達到了建筑工程設(shè)計對適用、安全、經(jīng)濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優(yōu)化設(shè)計手段，達到這5個方面的最佳結(jié)合，符合現(xiàn)今建筑商對于建筑結(jié)構(gòu)的效益的需求，也符合市場可持續(xù)發(fā)展的需求。

參考文獻

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隨著業(yè)主對建筑物安全性、適用性提出越來越高的要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化成為企業(yè)在激烈競爭中脫穎而出的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化必須通過反復推敲，結(jié)合力學等多門學科知識一起分析，確保數(shù)據(jù)與規(guī)范要求相一致，最終確定最佳方案。盡管目前設(shè)計單位眾多，而且多種設(shè)計軟件可供選擇，但是設(shè)計思想普遍保守，很難在結(jié)構(gòu)設(shè)計中實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟并行的目標，為了有效控制造價，促進企業(yè)、國家發(fā)展，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計勢在必行。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計及其優(yōu)化的含義

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要從力學角度分析尺寸、剛度等是否符合構(gòu)造需求，通過這種設(shè)計得到的方案可以通過變量或者參數(shù)的形式展現(xiàn)出來，變量或者參數(shù)最終構(gòu)成目標函數(shù)。通過傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計得到的是可行性設(shè)計，基本是基于安全角度確定的，但是并不是最優(yōu)設(shè)計方案。下面根據(jù)兩個工程實例的數(shù)據(jù)分析，對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計優(yōu)化方法的探討。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可以實現(xiàn)量的優(yōu)劣取舍，得到最佳方案。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化實例分析

2.1 實例一

廣東某化工有限公司-商業(yè)廣場，工程等級二級（地下2層，地上9層，多塔框剪，65162.8O）。該工程地下室超長，長邊約280米，短邊約30米，成功用不設(shè)變形縫設(shè)計解決了混凝土開裂和防水難題，但是工程經(jīng)濟性及使用空間的合理性卻遭受考驗。地下室樓蓋選型對于控制工程造價有直接影響。通常樓蓋形式可以分為梁板式與無梁樓蓋兩大類，其中梁板式又分為雙向和單向，無梁樓蓋分為實習和空心。下面按柱距8.9mx8.9m的各種樓蓋結(jié)構(gòu)形式對比計算分析，并作出如下材料用量分析表：

最終本工程負一層樓蓋采用無梁樓蓋，主要考慮到地下室凈高及減少基坑開挖深度；地下室頂板樓蓋采用主次梁（單向板）樓蓋，主要考慮到造價最低及本工程地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端，同時需滿足規(guī)范相關(guān)規(guī)定要求應(yīng)采用梁板式結(jié)構(gòu)。

總結(jié)： 1、從以上《材料用量分析表》中可以看出梁板式樓蓋中主次梁（單向板）結(jié)構(gòu)形式的單位面積造價最低，井字梁結(jié)構(gòu)形式的單位面積造價最高，十字梁結(jié)構(gòu)形式單位面積造價介于兩者之間； 2、主次梁樓蓋與無梁樓蓋單位面積用鋼筋量比較接近，但無梁樓蓋混凝土用量較多，使其單位面積造價高于主次梁樓蓋； 3、主次梁結(jié)構(gòu)形式由于其中一個方向框架梁梁高與次梁同高，設(shè)備管道可以垂直于次梁布置，這樣可以提高地下室凈高，無梁樓蓋考慮150mm操作空間其地下室凈高比主次梁結(jié)構(gòu)提高了100～200mm，但比主次梁結(jié)構(gòu)增加了近三分之一的重量，增加基礎(chǔ)造價； 4、無梁樓蓋施工簡潔、施工速度較快，模板簡單，能夠有效滿足工期要求，視覺美觀，無梁樓蓋由于自重較重，故對地下室抗浮有利； 5、當?shù)叵率覍訑?shù)較多（3層以上）地質(zhì)條件較好時，結(jié)構(gòu)抗浮要求較高，可采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式增加結(jié)構(gòu)自重有效的抵抗水浮力以降低抗浮設(shè)計難度；當?shù)叵率覍痈呤芟拗茣r采用無梁樓蓋或空心樓蓋結(jié)構(gòu)形式可較好的達到地下室凈高要求； 6、當?shù)叵率覍訑?shù)較少（2層）抗浮水位較低時建議采用主次梁結(jié)構(gòu)形式，以減輕結(jié)構(gòu)重量； 7、對于地下室頂板，當做為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，由《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》6.1.14條：“地下室在地上結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍的頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板式結(jié)構(gòu)，相關(guān)范圍以外的地下室頂板宜采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)”，故根據(jù)規(guī)范要求，建議采用主次梁（單向板）結(jié)構(gòu)或梁板加腋大板結(jié)構(gòu)。

以上結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性對比僅限于平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的對比，實際上整個地下室工程的經(jīng)濟性應(yīng)充分考慮地下室層高、埋深、基坑的開挖、支護結(jié)構(gòu)等各項工程的綜合造價。

2.2 實例二

廣東省韶關(guān)市某鎮(zhèn)政府辦公樓工程，建筑層數(shù)為四層，砌體結(jié)構(gòu)，并選用條形基礎(chǔ)，工程鋼筋用量如下表如示：

通過上表可以發(fā)現(xiàn)該工程總含鋼量為30.977kg/m2，該值偏高，因此可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在此環(huán)節(jié)控制造價。

工程中采用了鋼筋混凝土構(gòu)造柱，構(gòu)造柱能滿足抗震與抗剪要求，但不用承受豎向荷載。構(gòu)造柱大多設(shè)置于橫縱墻交線，也設(shè)置在墻轉(zhuǎn)角等處，為了使房屋穩(wěn)定性得到提升，構(gòu)造柱的尺寸較大。本工程位于六度區(qū)，構(gòu)造柱按照規(guī)定應(yīng)當設(shè)置在電梯間四角、外墻四角和對應(yīng)轉(zhuǎn)角處、隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處、樓梯間對應(yīng)的另一側(cè)內(nèi)橫墻與外縱墻交接處。本工程在規(guī)范中要求設(shè)置構(gòu)造柱以外的多個部位設(shè)置了構(gòu)造柱，為了控制造價可以將規(guī)范要求外的構(gòu)造柱去除。根據(jù)抗震規(guī)范，砌體結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)造柱截面不得小于180mm×240mm。箍筋間距不超過250mm，并加大四角處布置構(gòu)造柱的截面。在本工程采用的構(gòu)造柱規(guī)格為360mm×240mm、240×480mm等，鋼筋直徑均為14mm。將鋼筋直徑改為12mm，并統(tǒng)一構(gòu)造柱規(guī)格為240mm×240mm，可以使鋼筋用量得到控制。

該工程使用現(xiàn)澆板，在設(shè)計初期，多由經(jīng)驗公式確定板厚，該板厚只作為暫定值，為了精確確定板厚，還需進行裂縫和撓度驗算，并逐漸降低板厚后反復驗算，如果板厚降低后仍滿足設(shè)計要求，則優(yōu)化是可行的。本工程中4.1米開間房間板厚設(shè)計是130毫米，經(jīng)過撓度圖分析和裂縫分析，板厚設(shè)計偏保守，經(jīng)兩次降低板厚與驗算，最終確定110毫米符合設(shè)計需求。本工程采用的現(xiàn)澆梁也有優(yōu)化空間，內(nèi)廊處的梁是多余的，而且主梁為跨度取值的1/10。該比例相對保守，根據(jù)本工程開間不大，結(jié)合考慮梁的經(jīng)濟配筋率主梁梁高取跨度1/12～1/15也可以滿足設(shè)計要求。降低部分圈梁高度，原圈梁高度為了配合建筑門窗統(tǒng)一為600mm，現(xiàn)降低東西向無窗及小窗墻體圈梁梁高。

基礎(chǔ)造價在工程總造價中比重大，埋深、尺寸等都直接影響總造價。由于基礎(chǔ)的影響因素眾多，所以基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化的途徑更多，潛力更大。在以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化嘗試中，盲目增加基礎(chǔ)寬度及埋深都未取得良好效果，有時還適得其反。一般層數(shù)較低的工程條形基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)與磚基礎(chǔ)應(yīng)用都比較廣泛，本工程選擇鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.70米。通過分析土層較為理想，基礎(chǔ)高度具有優(yōu)化空間。基礎(chǔ)埋深偏高，而且施工現(xiàn)場地質(zhì)情況良好，基礎(chǔ)埋深設(shè)置為1.40米即可滿足設(shè)計需要，后經(jīng)地基土淺層平板載荷試驗，承載力滿足要求。

經(jīng)過上述優(yōu)化，鋼筋使用量降低約21t。僅從鋼筋角度就已減少大量成本，因此可以說明建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在控制造價方面有突出作用?？偨Y(jié)上述優(yōu)化措施如下：合理確定構(gòu)造尺寸與鋼筋直徑；簡化梁板柱受力體系，省去不必要的梁設(shè)置；降低圈梁高度；合理選擇基礎(chǔ)形式及埋深。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的注意事項

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化確實可以有效控制工程造價，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，但是具體實施過程中卻必須克服一些困難：施工單位為了加快工程進度，沒有嚴格按照設(shè)計進行，從而無法實現(xiàn)設(shè)計效果；部分設(shè)計人員工作經(jīng)驗不夠豐富，從而在設(shè)計時顧此失彼；將過多的精力與時間放在建筑局部的設(shè)計上，缺乏大局觀，對整體造價考慮過少；一味追求控制工程造價，使建筑物的安全性和耐久性得不到保證，實際施工過程中偷工減料現(xiàn)象嚴重。以上幾點都是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化實際效果的重要因素，在設(shè)計過程中必須杜絕這些現(xiàn)象的發(fā)生。

4 小結(jié)

人類的資源不斷被消耗，如何提高資源利用率是每位建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須面對的問題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是控制工程造價的重要手段，但是也不能在追求效率的同時忽略質(zhì)量，既省材又實用是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時遵循的重要原則。

【參考文獻】

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中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)

當我們進行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程項目的相關(guān)設(shè)計的時候，不僅要對設(shè)計對象的安全性可靠性以及其基本使用功能進行必要的考慮外，設(shè)計還要盡可能的突出建筑的美感，這些便是結(jié)構(gòu)以及工程項目的最優(yōu)化的相關(guān)問題。也就是說利用相應(yīng)的數(shù)學上的方法，對所有設(shè)計方案進行必要的分析比較，得出最滿意的設(shè)計方案，以滿足預期的目標。

從理論上對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法進行相關(guān)的分析可知，房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計以及房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在實際應(yīng)用中具體的表現(xiàn)。房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計主要是對圍護結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)細部等進行相應(yīng)的設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)

計。在設(shè)計的時候還必須考慮到相應(yīng)的布置、選型、造價以及受力等方面的問題，然后根據(jù)工程的實際情況以及結(jié)合房屋建筑相應(yīng)的經(jīng)濟性，對建筑結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。

為了適應(yīng)時展的要求，建筑的結(jié)構(gòu)形式必須不斷的進行必要的創(chuàng)新。對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計師來說，要確保建筑結(jié)構(gòu)具有一定的安全保證，在此基本上考慮設(shè)計出新的結(jié)構(gòu)形式。

對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，我們要求盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異以及建筑的平面結(jié)構(gòu)盡量對稱與規(guī)則，不過這些必須滿足設(shè)計師的基本設(shè)計意圖。還要要求在水平荷載作用下建筑物不會產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。必須在滿足建筑相應(yīng)的功能條件下，在豎直方向布置盡量讓豎直方向的相應(yīng)的承重構(gòu)件上下貫通。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了減少結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析上的難度以及經(jīng)濟性，我們應(yīng)該盡量避免使用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。對豎直方向的剛度也有著相應(yīng)的要求，要求剛度的變化必須是漸變的而不是突變的，否則在剛度突變的地方會出現(xiàn)嚴重的應(yīng)力集中，這不利于建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平方向的動力載荷作用。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實意義

對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行必要的優(yōu)化，在對于房屋結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計中的應(yīng)用意義重大，不僅能夠滿足了建筑的實用與美觀，而且還可以有效地對工程造價進行控制。對于建筑商來說，其當然希望用最少的投資，而獲得最大的收益，然而又必須對建筑結(jié)構(gòu)的科學性、可靠性以及安全性做出保證，這必然要求對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行比較我們可以發(fā)現(xiàn)：運用設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)能夠降低建筑的工程造價（6 ～ 35％）。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)能夠使得建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的每個單元都得到最佳的協(xié)調(diào)，并可以對材料的性能進行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關(guān)規(guī)定的安全系數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性與實用性。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的步驟

3.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型

在我們對房屋結(jié)構(gòu)整體進行必要的優(yōu)化設(shè)計時候，可以分成三步進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。下面將對每一步驟進行詳細的介紹：

3.1.1要對設(shè)計變量進行合理的選擇

通常在對設(shè)計變量進行選擇時，我們把對建筑結(jié)構(gòu)影響的主要參數(shù)作為設(shè)計變量。如目標控制的相關(guān)參數(shù)（損失的期望C2和結(jié)構(gòu)的造價C1）和約束控制相關(guān)參數(shù)（結(jié)構(gòu)的可靠度PS）等；然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求就能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計要求的一些參數(shù)，我們可以用預定參數(shù)來表示，這樣能夠使得我們的設(shè)計量、計算量以及編制程序的工作量均大大減小。

3.1.2對目標函數(shù)進行確定

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的時候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關(guān)的預定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應(yīng)的失效的概率的函數(shù)，使得工程造價最少。

3.1.3對約束條件進行確定

對于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化來說，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來對優(yōu)化設(shè)計相關(guān)的約束條件進行相應(yīng)的確定，設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，我們必須對目標約束條件與實際的約束條件進行相應(yīng)的比較與分析，再確保每個約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計。

3.2對優(yōu)化設(shè)計的計算方案進行設(shè)定

根據(jù)可靠度進行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有多約束且非線性的優(yōu)化問題以及復雜的多變量，在進行相應(yīng)的分析計算中，一般把有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成無約束優(yōu)化問題的求解。常用的優(yōu)化設(shè)計的計算方法有拉氏乘子法、復合形法、Powell法等。

3.3進行程序的相關(guān)設(shè)計

根據(jù)可靠度進行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的基本模型以及所使用的優(yōu)化設(shè)計的計算方法，可以編寫一個具有運算速度快以及功能齊全的綜合應(yīng)用程序。

3.4結(jié)果分析

我們必須對相應(yīng)的計算結(jié)果進行必要的分析比較，然后選擇出最佳的設(shè)計方案。在這個過程中，我們考慮問題必須全面，并且要對問題進行多角度的考慮。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中尤其重要，合理的選擇設(shè)計方案，不僅能夠確保結(jié)構(gòu)的美觀、安全性、合理性以及實用性，還能夠?qū)κ┕ぶ械馁Y金的投入有著重大的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中只強調(diào)經(jīng)濟上的節(jié)約，而忽略技術(shù)上的相關(guān)要求，是不正確的；同樣只考慮技術(shù)上的要求，而不考慮經(jīng)濟的要求，也是不合理的。我們必須對兩者進行合理的配置，才能達到相關(guān)要求。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用

對于項目的前期設(shè)計、整體設(shè)計、舊房改造以及抗震設(shè)計方面均能夠采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計的方法。下面對實踐應(yīng)用中的問題進行必要的說明：

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

前期方案直接會影響到工程的造價，然而很多結(jié)構(gòu)設(shè)計忽略了這一點，所以我們應(yīng)該注意。前期參與能夠讓我選擇合理的結(jié)構(gòu)形式以及合理的設(shè)計方案。

4.2概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在沒有具體數(shù)值量化的情況下，我們可以使用概念設(shè)計。例如，對地震的烈度進行設(shè)防時，由于它存在這不確定的因素，所以我們無法找到與實際相符合的計算式，所以在進行設(shè)計優(yōu)化的時候我們可以使用概念設(shè)計的方法，把相應(yīng)的數(shù)值作為參考與輔助相關(guān)的依據(jù)。同時在設(shè)計過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須合理并靈活的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，從而達到最佳的效果。

在設(shè)計過程中必須對細部的結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化，例如，在現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

4.3下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化

篇6

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)

當我們進行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程項目的相關(guān)設(shè)計的時候，不僅要對設(shè)計對象的安全性可靠性以及其基本使用功能進行必要的考慮外，設(shè)計還要盡可能的突出建筑的美感，這些便是結(jié)構(gòu)以及工程項目的最優(yōu)化的相關(guān)問題。也就是說利用相應(yīng)的數(shù)學上的方法，對所有設(shè)計方案進行必要的分析比較，得出最滿意的設(shè)計方案，以滿足預期的目標。

從理論上對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法進行相關(guān)的分析可知，房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計以及房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在實際應(yīng)用中具體的表現(xiàn)。房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計主要是對圍護結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)細部等進行相應(yīng)的設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)計。在設(shè)計的時候還必須考慮到相應(yīng)的布置、選型、造價以及受力等方面的問題，然后根據(jù)工程的實際情況以及結(jié)合房屋建筑相應(yīng)的經(jīng)濟性，對建筑結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。

為了適應(yīng)時展的要求，建筑的結(jié)構(gòu)形式必須不斷的進行必要的創(chuàng)新。對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計師來說，要確保建筑結(jié)構(gòu)具有一定的安全保證，在此基本上考慮設(shè)計出新的結(jié)構(gòu)形式。

對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，我們要求盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異以及建筑的平面結(jié)構(gòu)盡量對稱與規(guī)則，不過這些必須滿足設(shè)計師的基本設(shè)計意圖。還要要求在水平荷載作用下建筑物不會產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。必須在滿足建筑相應(yīng)的功能條件下，在豎直方向布置盡量讓豎直方向的相應(yīng)的承重構(gòu)件上下貫通。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了減少結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析上的難度以及經(jīng)濟性，我們應(yīng)該盡量避免使用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。對豎直方向的剛度也有著相應(yīng)的要求，要求剛度的變化必須是漸變的而不是突變的，否則在剛度突變的地方會出現(xiàn)嚴重的應(yīng)力集中，這不利于建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平方向的動力載荷作用。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實意義

對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行必要的優(yōu)化，在對于房屋結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計中的應(yīng)用意義重大，不僅能夠滿足了建筑的實用與美觀，而且還可以有效地對工程造價進行控制。對于建筑商來說，其當然希望用最少的投資，而獲得最大的收益，然而又必須對建筑結(jié)構(gòu)的科學性、可靠性以及安全性做出保證，這必然要求對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行比較我們可以發(fā)現(xiàn)：運用設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)能夠降低建筑的工程造價（6～35％）。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)能夠使得建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的每個單元都得到最佳的協(xié)調(diào)，并可以對材料的性能進行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關(guān)規(guī)定的安全系數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性與實用性。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的步驟

3.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型

在我們對房屋結(jié)構(gòu)整體進行必要的優(yōu)化設(shè)計時候，可以分成三步進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。下面將對每一步驟進行詳細的介紹：

3.1.1 要對設(shè)計變量進行合理的選擇

通常在對設(shè)計變量進行選擇時，我們把對建筑結(jié)構(gòu)影響的主要參數(shù)作為設(shè)計變量。如目標控制的相關(guān)參數(shù)（損失的期望C2 和結(jié)構(gòu)的造價C1）和約束控制相關(guān)參數(shù)（結(jié)構(gòu)的可靠度PS）等；然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求就能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計要求的一些參數(shù)，我們可以用預定參數(shù)來表示，這樣能夠使得我們的設(shè)計量、計算量以及編制程序的工作量均大大減小。

3.1.2 對目標函數(shù)進行確定

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的時候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關(guān)的預定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應(yīng)的失效的概率的函數(shù)，使得工程造價最少。

3.1.3 對約束條件進行確定

對于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化來說，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來對優(yōu)化設(shè)計相關(guān)的約束條件進行相應(yīng)的確定，設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，我們必須對目標約束條件與實際的約束條件進行相應(yīng)的比較與分析，再確保每個約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計。

3.2 對優(yōu)化設(shè)計的計算方案進行設(shè)定

根據(jù)可靠度進行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有多約束且非線性的優(yōu)化問題以及復雜的多變量，在進行相應(yīng)的分析計算中，一般把有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成無約束優(yōu)化問題的求解。常用的優(yōu)化設(shè)計的計算方法有拉氏乘子法、復合形法、Powell 法等。

3.3 進行程序的相關(guān)設(shè)計

根據(jù)可靠度進行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的基本模型以及所使用的優(yōu)化設(shè)計的計算方法，可以編寫一個具有運算速度快以及功能齊全的綜合應(yīng)用程序。

3.4 結(jié)果分析

我們必須對相應(yīng)的計算結(jié)果進行必要的分析比較，然后選擇出最佳的設(shè)計方案。在這個過程中，我們考慮問題必須全面，并且要對問題進行多角度的考慮。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中尤其重要，合理的選擇設(shè)計方案，不僅能夠確保結(jié)構(gòu)的美觀、安全性、合理性以及實用性，還能夠?qū)κ┕ぶ械馁Y金的投入有著重大的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中只強調(diào)經(jīng)濟上的節(jié)約，而忽略技術(shù)上的相關(guān)要求，是不正確的；同樣只考慮技術(shù)上的要求，而不考慮經(jīng)濟的要求，也是不合理的。我們必須對兩者進行合理的配置，才能達到相關(guān)要求。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用

對于項目的前期設(shè)計、整體設(shè)計、舊房改造以及抗震設(shè)計方面均能夠采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計的方法。下面對實踐應(yīng)用中的問題進行必要的說明：

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

前期方案直接會影響到工程的造價，然而很多結(jié)構(gòu)設(shè)計忽略了這一點，所以我們應(yīng)該注意。前期參與能夠讓我選擇合理的結(jié)構(gòu)形式以及合理的設(shè)計方案。

4.2 概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在沒有具體數(shù)值量化的情況下，我們可以使用概念設(shè)計。例如，對地震的烈度進行設(shè)防時，由于它存在這不確定的因素，所以我們無法找到與實際相符合的計算式，所以在進行設(shè)計優(yōu)化的時候我們可以使用概念設(shè)計的方法，把相應(yīng)的數(shù)值作為參考與輔助相關(guān)的依據(jù)。同時在設(shè)計過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須合理并靈活的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，從而達到最佳的效果。

在設(shè)計過程中必須對細部的結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化，例如，在現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

4.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化

篇7

一、前言

近年來，人們對生活質(zhì)量的要求不斷的提高，對房屋建筑的要求逐漸的從實用性向功能性、安全性、可靠性方向轉(zhuǎn)變，這給房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，如何提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，已經(jīng)成為房屋建筑企業(yè)亟待解決的問題，同時也是社會各界廣泛關(guān)注的焦點。通過將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠有效的保證房屋建筑的功能性、經(jīng)濟性以及實用性。因此，文章針對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法實際應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的概念以及重要性分析

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的概念。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法是從理論、經(jīng)驗上對進駐結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，以建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論為依據(jù)，同時憑借經(jīng)驗對建筑結(jié)構(gòu)進行分析與認知，以此對建筑結(jié)構(gòu)的整體進行優(yōu)化，是對建筑設(shè)計以及工程部分的設(shè)計優(yōu)化與完善。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性，以及降低結(jié)構(gòu)設(shè)計分析的難度，應(yīng)該嚴格的控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的所有環(huán)節(jié)，進而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠滿足實際需求。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的重要性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠有效的控制房屋建筑工程的造價，還能夠滿足建筑的實用性與美觀性。對于建筑企業(yè)來說，希望以最少的投資獲得最大的利益，因此必須保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、可靠性以及科學性，這就要求對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。與傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的優(yōu)點在于：保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性；合理協(xié)調(diào)房屋建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的所有單位；合理的利用材料的性能；降低工程造價6%-35%。由此可見，通過將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠有效的提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性、實用性以及經(jīng)濟性。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用分析

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法分析。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法主要包括以下幾種：（1）拓撲優(yōu)化方法，拓撲優(yōu)化方法的主要內(nèi)容是尋找建筑結(jié)構(gòu)剛度最理想的傳力模式或者分布方式，以此優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能或者降低建筑結(jié)構(gòu)的自重，拓撲優(yōu)化方法是結(jié)構(gòu)設(shè)計初始階段提出的概念性設(shè)計，通過整數(shù)變量的形式或者邏輯變量的形式來表現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的實際分部形式，以此或者最佳的布局設(shè)計方案，該種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法與其他方法相比，其經(jīng)濟效益更高，更容易被廣大工程設(shè)計人員所接受；（2）外形優(yōu)化方法，外形優(yōu)化方法的研究時間相對較短，指的是在結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)一定的基礎(chǔ)上，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)部形狀與框架，以此對建筑結(jié)構(gòu)進行改進與優(yōu)化，以對象為標準將外形優(yōu)化方法分為兩種，即桿系結(jié)構(gòu)與連續(xù)體結(jié)構(gòu)，對于桿系結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化方法，應(yīng)該以節(jié)點作為為設(shè)計變量，然后進行截面優(yōu)化，通常采用分布優(yōu)化與綜合優(yōu)化進行求解；對于連續(xù)體結(jié)構(gòu)，通常采用數(shù)值、解析兩種方法進行結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化；（3）截面優(yōu)化方法，截面優(yōu)化方法是采用有限元方法計算設(shè)計變量的所受應(yīng)力與結(jié)構(gòu)位移，通過科學的數(shù)學規(guī)劃方法以及靈敏度分析，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用分析。文章以某房屋建筑工程為例，該房屋建筑工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑面積為6408平方米，由于施工現(xiàn)場條件有限，建筑平面長度設(shè)計為58.1米，寬度設(shè)計為15.6米。該建筑工程總共7層，層高設(shè)計為3.6米，走廊寬度為2.4米，房間開間進深為6.6米，地基承載力控制在120kN/O-140kN/O之間，由于冬季氣溫相對較低，并且地下水深度為7m左右，地下水、降水會對混凝土造成侵蝕，為了保證該房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化和完善，具體表現(xiàn)為：

2.1創(chuàng)建房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型。想要實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，應(yīng)該創(chuàng)建完善的房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，具體步驟表現(xiàn)為：第一步，合理的選擇設(shè)計變量，在選擇設(shè)計變量時，應(yīng)該將影響建筑結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為設(shè)計變量，例如約束控制參數(shù)、目標控制參數(shù)等，同時還存在一些影響相對較小、變化范圍也相對較小，能夠滿足相關(guān)設(shè)計要求的一些參數(shù)，通常采用預定參數(shù)表示，這樣能夠有效的降低編制程序工作量、計算量以及設(shè)計量；第二步，確定目標函數(shù)，在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)該尋找一組可以滿足預定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋截面積等的函數(shù)，以此降低工程造價；第三步，確定約束條件，為了保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，應(yīng)該確定優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)約束條件，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要包括結(jié)構(gòu)體系約束、應(yīng)力約束、構(gòu)件單元約束、尺寸約束、結(jié)構(gòu)強度約束、裂縫寬度約束等，同時在進行房屋建構(gòu)設(shè)計過程中，還應(yīng)該對實際的約束條件與目標約束條件進行比較分析，以此保證所有的約束條件都能夠滿足相關(guān)的設(shè)計要求，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計。

2.2設(shè)計計算方案與程序。在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該對設(shè)計方案進行合理的優(yōu)化，在此過程中會涉及到眾多的變量與約束條件，設(shè)計人員在進行設(shè)計與計算的過程中，應(yīng)該充分、全面的了解這些變量與約束條件，并進行科學的分析，采用數(shù)學計算方式，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。當創(chuàng)建了模型以及確定設(shè)計方案之后，設(shè)計人員還應(yīng)該根據(jù)設(shè)計方案制定相應(yīng)的程序，把相關(guān)變量錄入計算機，當出現(xiàn)設(shè)計變動時，應(yīng)該改寫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后進行重新錄入，由計算機根據(jù)相關(guān)的編程數(shù)據(jù)得出相應(yīng)的結(jié)果。

2.3結(jié)果分析。當計算機計算出結(jié)果之后，應(yīng)該對結(jié)果進行分析，以此判斷設(shè)計方案的科學性與合理性。在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)規(guī)范標準，這就要求設(shè)計人員從多個方面考慮，綜合分析之后更好的完善結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，在不影響整體施工質(zhì)量的前提下，降低施工企業(yè)的施工成本。因此，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該正視經(jīng)濟與技術(shù)之間的矛盾，通過優(yōu)化設(shè)計，有效的的解決經(jīng)濟與技術(shù)之間的矛盾，盡可能的降低施工成本消耗。

四、結(jié)束語

總而言之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項復雜的系統(tǒng)工程，通過將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠保證房屋建筑的安全性，降低投入成本，為人們建造安全、美觀、舒適、實惠、耐用的房屋建筑工程。

參考文獻：

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近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開發(fā)商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發(fā)商追求的直接目標，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)方法，提高有限空間 有限資源的最大化效果發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟化 實用性和適用性的良好目標。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用及實踐價值

一是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用：通常情況下，主要是在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)。具體來講，房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計包括優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、屋蓋系統(tǒng)方案以及圍護結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)細部設(shè)計等等。這些方面又包括很多細小方面的內(nèi)容，如選型、布置、受力分析、造價分析等。要嚴格依據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和使用要求，結(jié)合工程具體情況，來進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，促使綜合經(jīng)濟效益得到顯著提升。

二是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實踐價值：要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)長遠效益，來對建筑結(jié)構(gòu)的近期投資進行減少，并且促使建筑結(jié)構(gòu)的可靠性和合理性得到顯著提升。通過實踐研究表明，相較于傳統(tǒng)的設(shè)計方法，將設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用過來，可以在較大程度上降低建筑工程造價。通過優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，可以將材料性能給最合理的利用起來，有效協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個單元，并且安全度也符合建筑規(guī)范的規(guī)定。

二、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟性的關(guān)系

一是結(jié)構(gòu)設(shè)計與用地的關(guān)系：具體來講，在多層或者高層住宅建筑中，各層建筑面積的總和就是總建筑面積，有著越多的層數(shù)，那么單位建筑面積所分攤的房屋就有著越少的占地面積。但是在增加建筑層數(shù)的過程中，也會增加房屋的總高度，那么就需要增大房屋之間的間距。因此，隨著建筑層數(shù)的增加，并不會按照同一比例來增加用地的節(jié)約量。

二是結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價的關(guān)系：單位建筑面積造價會直接受到建筑層數(shù)的影響，但是對于各個分部結(jié)構(gòu)，有著不同的影響程度。對于屋蓋部分，如果有多少層，只需要對一個屋蓋共用即可，在增加層數(shù)的過程中，不會增加屋蓋的投資。因此，隨著層數(shù)的增加，會明顯降低屋蓋部分的單位面積造價。基礎(chǔ)部分，基礎(chǔ)被各層所共用，在增加層數(shù)的過程中，也會增大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載，那么就需要對基礎(chǔ)的承載力進行加大，雖然在增加層數(shù)的過程中，會降低基礎(chǔ)部分的單位面積造價，但是并不是十分顯著。對于承重結(jié)構(gòu)，在增加層數(shù)的過程中，需要對其承載能力和抗震能力進行強化，那么就會在一定程度上提升分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價。

三是高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟性的關(guān)系：通過調(diào)查研究我們可以發(fā)現(xiàn)，住宅的造價會直接受到住宅層高的影響，在增加層高的過程中，會增加墻體面積和柱面積，結(jié)構(gòu)自重遭到增加，基礎(chǔ)和柱的承載力也會得到增加，并且會加長水衛(wèi)和電氣的管線。對層高進行降低，那么材料和能源就可以得到有效節(jié)約，建筑抗震性能得到提升，造價成本得到節(jié)約。同時，層高的降低，還可以促使住宅建筑的總高度得到降低，建筑之間的日照距離得到縮小，因此，層高的降低，也可以促使土地資源得到有效節(jié)約。即使建筑面積相同，如果住宅建筑有著不同的平面形狀，那么住宅也會有不同的外墻周長系數(shù)。如果采用的是接近方形或者圓形的平面形狀，那么就會降低外墻周長系數(shù)，這樣就可以在較大程度上減少外墻、砌體、基礎(chǔ)以及內(nèi)外表面的裝修，并且有著較好的受力性能，自然會在較大程度上降低成本造價。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計，舊房改造，抗震設(shè)計等設(shè)計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期參與。因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不進行參與，建筑師進行建筑設(shè)計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計方案，獲得一個良好的開端。

2.下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進行比較以確定最合適的方案。

四、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的意義

1.優(yōu)化設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)功能性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠根據(jù)工程的需求對結(jié)構(gòu)造型、受力性能、結(jié)構(gòu)材料等進行優(yōu)化配置。比如選擇圓形、方形的結(jié)構(gòu)進行方面平面設(shè)計能夠增加結(jié)構(gòu)的受力性能。因此，工程透，達到更好的效果；其次是拓展學生的思維，讓學生可以根據(jù)具體的情況，用不同的思維和方式進行探討，深入的分析問題，找出關(guān)鍵所在，打破慣性思維，練習用發(fā)散思維和多種方法解決問題，讓兩門課程可以更好地發(fā)揮實效性。

結(jié)束語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著時代的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，在時代飛速發(fā)展的今天，企業(yè)在發(fā)展過程中面臨著日趨激烈的市場競爭，要想在激烈的市場競爭中獲得發(fā)展和壯大，除了要保證建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和安全之外，還需要將經(jīng)濟性原則給貫徹過來，最大限度的擴大建筑工程的經(jīng)濟效益。

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中圖分類號：S611文獻標識碼： A

引言

民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要相關(guān)人員不斷進行探索和改革，不斷促進民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性和合理性，使其更符合設(shè)計要求、

更符合當今社會的環(huán)保理念。

一、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概述

根據(jù)工程建設(shè)的基本狀況，以計劃成本控制為中心來進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，其內(nèi)容就是利用對建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案以及圍護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)的科學的計算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化結(jié)果方案。

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計意義主要有兩點：一是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性，房屋建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化可節(jié)省材料，有利于抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經(jīng)濟性能；二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計大大降低了建筑工程的總成本造價。節(jié)約用地，大量資料表明，房屋建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘?，能夠讓建筑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的原則

1、經(jīng)濟適用原則

在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要根據(jù)建筑的環(huán)境對建筑結(jié)構(gòu)的施工工藝和要求進行選擇，保證在施工時盡量選擇難度低的施工工藝，使各項施工流程都能符合施工環(huán)境的需求。同時還要考慮到經(jīng)濟原則，盡量選擇性價比高的建筑材料，最大程度地節(jié)省工程成本，降低施工單位的投入。

2、安全堅固原則

在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了保證建筑工程質(zhì)量和人員財產(chǎn)安全的問題，必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性，在進行設(shè)計時要考慮到結(jié)構(gòu)的合理性，運用各種先進的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)，保證建筑在使用過程中的安全穩(wěn)定。同時還要兼顧施工現(xiàn)場的安全，減少施工事故的發(fā)生。

3、美觀實用原則

隨著人們生活水平的提高，人們的居住觀念也在一定程度上得到了相應(yīng)的改變，人們對于建筑的美觀舒適有了較高要求。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮美觀原則，使民用建筑的美觀程度增加，符合人們的審美需求。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的應(yīng)用

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1選擇合適的鋼材

在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，鋼材的選擇非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的各項性能標準，所以鋼材要具有較好的延伸性，在抗拉強度、屈服強度方面符合標準。為了保證焊接的質(zhì)量，要符合含碳量指標。如果在地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，還要充分考慮抗震性的需求，要對鋼材進行沖擊實驗，保證具有良好的韌性。為保證鋼材的各項性能都符合標準，一定要進行相關(guān)的實驗，檢測合格后準予使用。對于有其他性能需求的，要按照建筑的規(guī)范標準操作，確保鋼材的質(zhì)量符合標準要求。

1.2樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計

在樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，比較常見的問題是裂縫，如果設(shè)計不當將直接影響樓面的施工質(zhì)量。在樓面設(shè)計中，應(yīng)該根據(jù)施工材料的不同設(shè)計不同的方案，因為材料的性質(zhì)不同，伸縮縫的設(shè)計長度也不相同。所以在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，對于樓面的設(shè)計可以使用現(xiàn)澆混凝土的方法，伸縮縫的長度可以按照混凝土結(jié)構(gòu)預留，以避免施工中樓面出現(xiàn)裂縫。

1.3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計算

在實際的建筑工作中，建筑設(shè)計人員通常會將網(wǎng)架同下部結(jié)構(gòu)分開進行計算。在計算當中，設(shè)定網(wǎng)架支座的剛度是無限大的，并且各個支座剛度相等，將支座反力與下部結(jié)構(gòu)相加就可以得出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計值。下部結(jié)構(gòu)可能為梁，也可能是其他的形式，其剛度差異很大。

2、地基結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1基礎(chǔ)設(shè)計

地基是整個建筑的基礎(chǔ)，地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平直接影響到上層建筑的質(zhì)量。因為地基的基礎(chǔ)不僅要承受來自上層建筑的荷載，同時還會受到地下各種應(yīng)力的影響。基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素較多，在設(shè)計之前，需要對基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、水文狀況、荷載的分布情況、周圍建筑的基礎(chǔ)、抗震等級等各項要素進行詳細的調(diào)查分析，然后根據(jù)建筑的整體需求，設(shè)計出高水平的結(jié)構(gòu)方案。在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，條形基礎(chǔ)較為常見，基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式主要取決于地基的荷載力、防水要求等因素，有針對性的選擇基礎(chǔ)類型。

2.2樁基深度

在樁基設(shè)計方面，要選擇硬巖石為樁端的持力層。在樁端進入到持力層時，應(yīng)對其深度進行控制：以樁徑（d）為標準，如果是粘性土，應(yīng)大于2d；如果是強風化軟質(zhì)巖或砂土，應(yīng)大于1.5d；如果是強風化硬質(zhì)巖和碎石土，應(yīng)大于1d，且應(yīng)大于0.5m。在樁基進入到持力層時，樁斷面進入到巖層的深度應(yīng)大于0.5m，如果持力層為未風化的硬質(zhì)巖或灰?guī)r時，可適當減少其嵌巖深度，但也應(yīng)在0.2m以上。

四、民用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

1、提升民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量

針對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在標注不全、設(shè)計粗糙和違反規(guī)范條文等問題，應(yīng)在出施工力之前予以解決，這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員具有一定的專業(yè)知識和職業(yè)素養(yǎng)。定期對設(shè)計人員進行專業(yè)培訓學習，不斷提升設(shè)計人員的業(yè)務(wù)水平和責任心，端正設(shè)計人員的態(tài)度，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平和質(zhì)量。在選擇設(shè)計方時，要對設(shè)計方的相關(guān)證書和資質(zhì)進行審查，保證民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，從源頭上提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和整個建筑工程的質(zhì)量。

2、優(yōu)化民用建筑結(jié)構(gòu)模型

民用建筑涉及國計民生，是與人民群眾利益聯(lián)系最緊密的建筑工程，因此在設(shè)計前必須對民用建筑結(jié)構(gòu)模型進行合理優(yōu)化設(shè)計，對房屋的結(jié)構(gòu)體系、圍護結(jié)構(gòu)、房屋的各個細節(jié)結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化設(shè)計，保證建筑結(jié)構(gòu)的承重、受力符合相關(guān)規(guī)范和要求。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時還要充分考慮經(jīng)濟原則，保證建筑結(jié)構(gòu)安全的同時還要盡可能降低建筑結(jié)構(gòu)的成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

3、提高民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性

現(xiàn)階段的民用設(shè)計普遍存在著抗震設(shè)計不足，結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等現(xiàn)象。因此，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命，必須對民用建筑結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計。在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要盡可能選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。比如現(xiàn)階段運用廣泛鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有強度高、質(zhì)量輕、工期短等特點，適應(yīng)現(xiàn)階段民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。與此同時，鋼結(jié)構(gòu)的大空間布置，能更好地保證了民用建筑空間設(shè)置的靈活性，為施工和業(yè)主的裝修設(shè)計提供了便利。此外，使用鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計施工時能有限地減少水泥、砂石等建筑原料的使用，能大大減少施工成本，降低工程造價。同時還能降低環(huán)境污染，實現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展，提高民用建筑的社會效益。

為了更好地保障民用建筑的安全性，建筑物地基基礎(chǔ)部分的設(shè)計不容忽視，在進行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分考慮場地條件及地基承載力特征值，根據(jù)建筑本身的結(jié)構(gòu)特點選擇合適的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，保證地基基礎(chǔ)部分受力均勻，滿足整個建筑的設(shè)計要求。當施工過程中出現(xiàn)問題時能夠及時與設(shè)計人員溝通，共同商議處理方法，保證施工進度和施工質(zhì)量，使地基基礎(chǔ)部分符合建筑設(shè)計的要求。

結(jié)束語

總而言之，只有不斷提升民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的能力和素質(zhì)，使設(shè)計出的方案更加合理有效，促進我國建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計向安全、合理、科學的方向轉(zhuǎn)變。

參考文獻

篇10

房屋建筑企業(yè)應(yīng)該應(yīng)用合理的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)公司利潤的最大化，從而提高公司的綜合競爭力?？偠灾?，房屋建筑設(shè)計師充分做好房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)與客戶的雙贏。

1.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的重要性及其作用

1.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的重要性

對房屋建筑的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，施工人員應(yīng)在確保房屋建筑質(zhì)量安全的前提下，對設(shè)計方案進行細致分析，應(yīng)用先進的設(shè)計觀念及技術(shù)，從而對工程造價進行控制。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，房屋的結(jié)構(gòu)如果經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，同未經(jīng)設(shè)計優(yōu)化的房屋建筑相比可以縮減10%―20%的費用。但是，在現(xiàn)實的施工設(shè)計優(yōu)化中，因為受到多方面條件的限制，實施起來十分困難，無法充分發(fā)揮其優(yōu)越性。例如：一些施工企業(yè)過于追趕工程進度，從而導致對房屋的設(shè)計效果造成影響；很多年輕的項目設(shè)計人員因為缺少工作經(jīng)驗，無法進行設(shè)計優(yōu)化；還有的設(shè)計人員因為對房屋建筑部分的過分關(guān)注，從而對整體房屋建筑的設(shè)計預案造成忽略，影響了整體造價。從中可以看出，房屋建筑項目的設(shè)計人員應(yīng)把施工技術(shù)同經(jīng)濟收益緊密的聯(lián)系起來，唯有規(guī)劃出切實可行、效果良好的設(shè)計預案才可以保證企業(yè)獲取最大收益。

1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的作用

（1）對房屋建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化可以全面發(fā)揮機械設(shè)備及建材的性能，同以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，更具優(yōu)勢。對房屋建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化可以降低工程造價的資金投入，為企業(yè)贏取更高的收益。同時，還能夠把房屋結(jié)構(gòu)中的各個單元進行有機整合，提高房屋建筑的質(zhì)量，保證人們的居住安全。所以，對房屋的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化是保證民用房屋經(jīng)濟性更好、適用性更強的重要方法之一。（2）提升房屋建筑的安全性。通過對房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，可以對原有設(shè)計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升房屋結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，在保證房屋建筑整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省房屋建筑材料，提升房屋建筑的穩(wěn)定性和相應(yīng)的受力性能，確保房屋建筑的使用安全。（3）減低工程造價。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，運用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計后，與原設(shè)計方案相比，房屋建筑工程的成本可以節(jié)約10%-30%左右，成本大大降低。同時，通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，還可以充分發(fā)揮原材料的性能，確保房屋結(jié)構(gòu)各個單元之間的緊密聯(lián)系，提升房屋建筑工程的經(jīng)濟性。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

2.1結(jié)構(gòu)同房屋建筑的協(xié)調(diào)優(yōu)化

在進行設(shè)計時，應(yīng)盡可能保證房屋建筑的結(jié)構(gòu)同整體平面的配合緊密，從而實現(xiàn)造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的效果。在進行房屋建筑柱及墻的布設(shè)時，應(yīng)同房建平面的功能需求相一致，每個房間的進深、開間都應(yīng)保持統(tǒng)一。房屋建筑系統(tǒng)盡可能簡潔，墻與柱不可以出現(xiàn)錯位情況，每一層的高度及截面面積應(yīng)相同。進行樓體或電梯的設(shè)計時，其應(yīng)力集中或受力方向較多的轉(zhuǎn)角區(qū)域，承重構(gòu)件應(yīng)盡可能選取高強建材，從而降低自重，而非承重的構(gòu)建應(yīng)選用質(zhì)量較輕的建材。整體房屋建筑在布局方面應(yīng)保證重心、剛心及質(zhì)心交疊，預防出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)情況。

2.2整體優(yōu)化和局部優(yōu)化

任一項目房屋建筑的設(shè)計都具備層次性及復雜性兩方面的特點。以層次性看來，其一般包含房屋建筑的設(shè)計體系、結(jié)構(gòu)體系及安裝設(shè)計體系等，每一個體系內(nèi)又囊括了多個下屬體系。進行房屋建筑設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)對各個下屬系統(tǒng)進行優(yōu)化，將各個布局間的橫向關(guān)聯(lián)沖破，疊加工程；以復雜性看來，其一般包含房屋建筑原料選取、零部件選取、結(jié)構(gòu)類型選取等內(nèi)容。所以，對于任一房屋建筑來講，就應(yīng)從整體進行優(yōu)化，方可真正實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化。

2.3優(yōu)化設(shè)計規(guī)范

在對房屋建筑工程進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，設(shè)計人員嚴格遵循了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，不僅充分了解了結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的相關(guān)條例，而且結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際情況，對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方案進行了合理應(yīng)用。同時，針對結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中存在的不足，如安全性較差、要求過于寬松等，設(shè)計人員結(jié)合實際情況進行了適當?shù)娜∩?，從而切實保證了設(shè)計成果的最優(yōu)化。

2.4概念設(shè)計優(yōu)化

技術(shù)與房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計對于同一房屋建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計；確定了結(jié)構(gòu)布置的房屋建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設(shè)計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：房屋建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設(shè)計人員自己作出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)律指導下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行，這便是前面所說的概念設(shè)計。因此，概念設(shè)計存在于設(shè)計師對多種備選方案進行選擇的過程中。此外，分析如何應(yīng)付房屋建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，房屋建筑設(shè)計過程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計算及構(gòu)造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設(shè)計則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設(shè)防思想能使房屋建筑在特大地震作用下次要的構(gòu)件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設(shè)防思想在整個設(shè)計過程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計的重要指導思想。

2.5樁基礎(chǔ)優(yōu)化

樁基礎(chǔ)可以劃分為灌注樁及預制樁兩種樁型。因為灌注樁在施工時質(zhì)量較難控制，并且操作復雜，時間較長。所以，如果在沉降符合相關(guān)標準的基礎(chǔ)上，應(yīng)利用預制樁進行施工。另外，因為在普通狀況下，伴隨著樁基的不斷深入，土壤對樁身的作用及摩擦也隨之增大，所以，應(yīng)盡量選取長度較大的預制樁。

2.6框架梁、柱箍筋間距的優(yōu)化

對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區(qū)的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了明確的規(guī)定。側(cè)重點就是關(guān)于質(zhì)量，比如抗震等級、人防等級、地基處理、承載能力、材料使用等一些相關(guān)因素，同時還包括對設(shè)計圖紙的詳細了解和掌握，在鋼筋水泥的質(zhì)量要求、地基基礎(chǔ)設(shè)計等級、砌體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制等級，基本雪壓和基本風壓，地面粗糙度等等一些基本房屋結(jié)構(gòu)的類型需要，如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3、地下水類型及標高、防水設(shè)計水位和抗浮設(shè)計水位，地基液化，濕陷及其他不良地質(zhì)作用，地基土凍結(jié)深度、設(shè)計活荷載值、混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別、材料等級、強度等級、材料性能、施工質(zhì)量的特別要求等，是在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮的要素。

3.結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著極其重要的作用，推動著城市化的建設(shè)與發(fā)展。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計在確保安全性與合理性的基礎(chǔ)之上，應(yīng)該加強整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計美觀性，以及對方案進行不斷的優(yōu)化，促進工作的改進。現(xiàn)代化的房屋建筑設(shè)計不僅需要確保其基本的使用價值和功能性，同時針對外觀的設(shè)計還應(yīng)當具有一定的美觀性，以進一步的增強整個房屋結(jié)構(gòu)和設(shè)計方案的價值。