建筑類學(xué)術(shù)論文發(fā)表期刊推薦《建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)》是由國(guó)家新聞出版廣電總局正式批準(zhǔn)的連續(xù)型電子出版物，由中南出版傳媒集團(tuán)股份有限公司主管，湖南科學(xué)技術(shù)出版社有限責(zé)任公司主 辦，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN 43-9000/TU國(guó)際刊號(hào)：本刊將采用圖文聲像多種形式，介紹建筑工程領(lǐng)域新技術(shù)、新工藝，反映建筑工程領(lǐng)域新成果、新進(jìn)展，促進(jìn)建筑工程行業(yè)交流， 為推動(dòng)我國(guó)建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展服務(wù)。
　　摘要：在房屋建筑領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)上的投入是整體投入中較多的部分，所占比重相對(duì)較高。不斷地對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化可以使房屋質(zhì)量安全得以保證，還能減少相應(yīng)項(xiàng)目資金的投入，進(jìn)而增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入與相關(guān)收益。本文首先說(shuō)明了房屋建筑領(lǐng)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性，然后分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，最后詳細(xì)闡述了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的具體步驟和措施。

　　關(guān)鍵詞：房屋建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),優(yōu)化技術(shù),經(jīng)濟(jì)

　　一、房屋建筑領(lǐng)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

　　我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀表明，房屋建筑在以后的日子里將會(huì)以高層或是超高層為主。如何減少資金的投入而且還得保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)符合百姓的要求成為相關(guān)人士以及建筑企業(yè)重視的事情。

　　如果相關(guān)企業(yè)要想對(duì)房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)方應(yīng)該在保證質(zhì)量合格的前提下，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)化分析，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)理念與設(shè)計(jì)觀念對(duì)工程建筑進(jìn)行總體的管理，從而合理地控制建筑工程的造價(jià)問(wèn)題。事實(shí)表明，如果設(shè)計(jì)者能將施工的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益做到緊密相連，規(guī)劃出科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，就可以保證建筑企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)收益。

　　因此，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)優(yōu)化能夠更加全面地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備以及建筑材料的性能，與以往的設(shè)計(jì)相比較會(huì)更具有優(yōu)勢(shì)。而且進(jìn)行合理優(yōu)化時(shí)能夠降低相應(yīng)的造價(jià)投入，為企業(yè)的整體獲取更大化的利益。同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化還能將房屋結(jié)構(gòu)的層次進(jìn)行系統(tǒng)性的結(jié)合，加強(qiáng)房屋質(zhì)量的提高，更大程度地保證居民的居住安全。由此看來(lái)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化是提高居民居住安全、為企業(yè)創(chuàng)造最大利益的重要方式之一。

　　二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系

　　(一)房屋建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)與用地面積之間的關(guān)系

　　如果只是對(duì)某一個(gè)建筑物進(jìn)行分析，建筑結(jié)構(gòu)隨著層數(shù)的增加其所用地面積是越來(lái)越少，但實(shí)際的情況卻是，當(dāng)房屋筑結(jié)構(gòu)層數(shù)增加時(shí)，建筑物高度也是隨之上升的，相鄰建筑物之間的間距就會(huì)增大，因此建筑物單位總建筑面積所使用土地面積就也是增加了。實(shí)際上建筑物的所需的總的用地面積與建筑物的層數(shù)并不存在著必然的關(guān)系的，所以在我們應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)時(shí)，就要協(xié)調(diào)好建筑物用地面積與建筑物層數(shù)之間的關(guān)系。

　　(二)房屋建筑結(jié)構(gòu)的體型設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系

　　在建筑物的總面積是相同的前提下，平面形狀為方形的或是圓形的它的周長(zhǎng)就越長(zhǎng)，并且前期所消耗的墻體面積越少，那么后期所需要裝修投入就也會(huì)越低。并且通過(guò)對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)平面形狀為方形的建筑物或是圓形的建筑物的內(nèi)部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)都很穩(wěn)固，并且受力狀況也更加穩(wěn)定，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，房屋建筑的平面形狀建議選擇方形的或是圓形的。

　　(三)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)備之間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系

　　在建造房屋建筑時(shí)是需要很多電氣設(shè)備材料以及給水排水管道的，隨著建筑的樓層數(shù)越來(lái)越多，所需要的給水排水管道就會(huì)越來(lái)越多，并且需要的電氣設(shè)備材料也就越多，那么整個(gè)工程的造價(jià)成本肯定就會(huì)大幅度的提高。

　　三、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化在房屋建設(shè)應(yīng)用上的具體步驟

　　(一)創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型

　　1、合理化、科學(xué)化選擇設(shè)計(jì)的變量

　　在選擇相應(yīng)的變量的時(shí)候，我們主要是將影響建筑本身結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為變量。例如嚴(yán)格控制目標(biāo)的相關(guān)參數(shù)值(建筑損失的期望值 c2、建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)值 c1)、建筑約束控制的相關(guān)參數(shù)值(建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)可靠度 ps)等。對(duì)于一些影響并不是太大的、變化范圍很小或者由局部性相關(guān)要素就能滿足設(shè)計(jì)要求的一部分參數(shù)，我們一般是通過(guò)預(yù)定式參數(shù)進(jìn)行表示，這樣一來(lái)就能減少我們相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)量與計(jì)算數(shù)量，還可以相應(yīng)的減少編程的工作量，進(jìn)而提升工作效率。

　　2、確定相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)

　　對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須找到一組符合預(yù)定條件的相應(yīng)尺寸的鋼筋截面面積，以及已經(jīng)失效的概率函數(shù)，這樣能使建筑工程的整體造價(jià)達(dá)到最少。

　　3、科學(xué)化的確定約束條件

　　對(duì)于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們要保證結(jié)構(gòu)整體的可靠性，科學(xué)化地確定與優(yōu)化設(shè)計(jì)方面息息相關(guān)的約束條件。而約束條件主要指的是建筑裂縫的寬度約束、建筑本身的強(qiáng)度約束、尺寸大小的約束、構(gòu)件的相關(guān)約束、結(jié)構(gòu)體系相關(guān)約束等約束條件。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之時(shí)，要對(duì)目標(biāo)性質(zhì)的約束條件與實(shí)際性質(zhì)的約束條件進(jìn)行科學(xué)化的比較與分析，要保證每一個(gè)相關(guān)的約束條件都滿足整個(gè)建筑工程的要求，實(shí)現(xiàn)效果最佳化的設(shè)計(jì)。

　　(二)科學(xué)設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)方案

　　依據(jù)可靠度而開(kāi)始進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化通常都具有很多約束條件，有時(shí)會(huì)遇到非線性的相關(guān)優(yōu)化問(wèn)題。所以在相應(yīng)的計(jì)算中，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，將有約束的優(yōu)化轉(zhuǎn)化成無(wú)約束的優(yōu)化，而相關(guān)的計(jì)算、方式有拉式乘子法、powell 法等。

　　(三)設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用程序

　　依據(jù)可靠度而開(kāi)始進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化基本模型，以及在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用的相應(yīng)的計(jì)算方式，為了可以更好地實(shí)現(xiàn)其效果，能夠?qū)⑦@些編纂成一個(gè)運(yùn)算速度較快而且功能全面的綜合性、科學(xué)性的應(yīng)用程序。這樣能使整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)更加全面地、有效率地進(jìn)行實(shí)施。

　　(四)綜合結(jié)果分析

　　在得出一定的計(jì)算結(jié)果之后要對(duì)其進(jìn)行一個(gè)必要性的分析和比較，然后再折中選擇一個(gè)效果最佳的設(shè)計(jì)方案。在分析的過(guò)程中，我們務(wù)必要全面考慮相關(guān)的問(wèn)題，而且對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題要多角度分析。這一步在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的，選擇一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案能夠保證房屋建筑整體的美觀感、安全性以及實(shí)用合理性，同時(shí)還能影響工程整體施工的資金投入。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)優(yōu)化，我們要確定一點(diǎn)，不能只強(qiáng)調(diào)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)節(jié)約而忽略對(duì)建筑技術(shù)的要求;同樣也不能僅僅強(qiáng)調(diào)技術(shù)的要求而忽略經(jīng)濟(jì)節(jié)約的要求，單一的考慮永遠(yuǎn)是不正確的，而且都是對(duì)建筑整體影響較為巨大的。所以，在進(jìn)行分析時(shí)，要同時(shí)考慮二者的科學(xué)化配置，只有這樣才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 　　四、房屋建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的措施

　　(一)房屋結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參前期工程規(guī)劃

　　房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參前期工程規(guī)劃是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容。因?yàn)�，在在�?shí)際施工中，房屋建筑結(jié)構(gòu)工程建筑師難以把握對(duì)結(jié)構(gòu)體系的受力的正確分析，相關(guān)房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)地參與前期方案設(shè)計(jì)，幫助建筑師構(gòu)思與逐步創(chuàng)新，使整個(gè)建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來(lái)。

　　(二)房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要將概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

　　概念設(shè)計(jì)即是利用設(shè)計(jì)概念并以其為主線貫穿全部設(shè)計(jì)過(guò)程的設(shè)計(jì)方法，是通過(guò)設(shè)計(jì)概念將設(shè)計(jì)者繁復(fù)的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。但是概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒(méi)有具體數(shù)值量化的狀況時(shí)，計(jì)算式不可避免與實(shí)際出現(xiàn)較大的差異，譬如在地震設(shè)防烈度就沒(méi)與不確定性，計(jì)算式與實(shí)際差別較大，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，通過(guò)采用概念設(shè)計(jì)的方法，將數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中還需靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中貫穿一種抗震設(shè)防的思想且以概念設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，注重優(yōu)化細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，譬如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。在選擇鋼筋型號(hào)時(shí)，充分考慮其極限抗拉力等。

　　(三)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要充分考慮下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一，地基基礎(chǔ)雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎(chǔ)影響很大。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)中的地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如屬于樁基礎(chǔ)，就要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，綜合其他現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的條件因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計(jì)，選擇樁基類型，最大程度的節(jié)省造價(jià)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　總之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不但需要相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師正確地使用結(jié)構(gòu)分析軟件、選擇最佳結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)，要大力挖掘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)在潛力，充分運(yùn)用科學(xué)的方法與手段，大力降低工程建設(shè)造價(jià)，讓房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，從而體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的價(jià)值，讓房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能不但更加適人們居住與生活，同時(shí)，大力提高其安全度與抗震性能。

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