引論：我們?yōu)槟砹?3篇房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

0 前言

眼下，我國正處于科技和經(jīng)濟飛速發(fā)展的時期，人們對居住條件及生活環(huán)境要求越來越高，而對建筑房屋進行優(yōu)化設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)與美觀相互協(xié)調(diào)、同時適用、安全、經(jīng)濟以及便利是提高人們生活環(huán)境的關(guān)鍵因素。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)注重實際，以工程建設(shè)的基本狀況為出發(fā)點，以計劃成本為控制為中心來進行的結(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(xué)計算，來制定建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

1.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以降低總造價。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。

1.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性。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，達到上述五個方面的最佳結(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。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的問題2.1從現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作來看，普遍缺少詳細的勘察地質(zhì)資料，只是簡單的依據(jù)相臨建筑的情況進行圖紙設(shè)計。勘察施工場地的作用是保證科學(xué)的進行地基基礎(chǔ)工作，并且達到最基本的安全保障。往往房屋設(shè)計工作人員只是把耐力數(shù)值控制到最小，就簡單認為房屋建筑結(jié)構(gòu)沒有問題了，這種技術(shù)問題為房屋埋下了安全隱患。在對較軟地基進行處理時，忽略了墊層換土設(shè)計，只是根據(jù)經(jīng)驗判斷處理。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于較軟地基存在的安全隱患沒有足夠認識，單純依據(jù)個人經(jīng)驗使用砂墊層強化承載力，對于其寬厚度缺乏精確計算，也造成了費用的浪費。

2.2在抗震房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，施工設(shè)計人員普遍認為六度設(shè)防可以看成是沒有設(shè)防。為了方便受力分析，施工設(shè)計人員往往把柱體橫截面較小設(shè)計，增加梁線的剛度，將梁設(shè)計成為鉸支梁，柱體的抗壓能力設(shè)計成軸心抗壓。這種操作方法能夠方便分析房屋結(jié)構(gòu)的受力，但是針對整體的房屋結(jié)構(gòu)安全帶來了危險。忽視了梁與柱之間的彎矩約束，還有柱體的截面積較小，整個房屋結(jié)構(gòu)一旦受力，抗彎能力明顯不足，造成了梁底顯現(xiàn)裂縫。2.3房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計承重能力時主要是通過樓板設(shè)計完成的，在房屋建筑時經(jīng)常將一些沒有承重能力的墻體安置在樓板山，之后還會這部分算在同等效果的荷載力范圍內(nèi)，樓板的配筋也會依據(jù)這個數(shù)據(jù)進行計算。除此之外，設(shè)計人員將立磚斜砌隔墻頂位置，造成樓板頂部出現(xiàn)裂縫。兩個方向同時產(chǎn)生彎矩的雙向板中的鋼筋是要疊放并且要保持縱橫方向，計算時應(yīng)該依據(jù)雙方向的高度。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)實踐應(yīng)用是當(dāng)前建筑業(yè)非常關(guān)注的一個課題，目的在通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)逐步改善房屋建筑的使用性能的基礎(chǔ)上，提高經(jīng)濟性，大力降低工程成本造價。主要應(yīng)用可以體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1房屋建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計中應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目的是追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀以及便利施工，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不但要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，也同時也要要對房屋建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文有較為詳細的了解，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，能夠把自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案科學(xué)的融入到整個項目工程中。對于一些大面廣的工程中，某些條文規(guī)定不可避免的的偏于保守，同時，也有些條文對一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計工程條文安全性不足。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師在優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)該充分利用扎實專業(yè)知識與豐富的經(jīng)驗，對上述問題做出科學(xué)與正確的判斷，從而能夠把握設(shè)計，使設(shè)計成果逐步優(yōu)化，不斷創(chuàng)新。

3.2房屋結(jié)構(gòu)工程師要積極主動參前期工程規(guī)劃。房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動參前期工程規(guī)劃是實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重點內(nèi)容。因為，在在實際施工中，房屋建筑結(jié)構(gòu)工程建筑師難以把握對結(jié)構(gòu)體系的受力的正確分析，相關(guān)房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動地參與前期方案設(shè)計，幫助建筑師構(gòu)思與逐步創(chuàng)新，使整個建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。

3.3涉及到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個專業(yè)應(yīng)該相互協(xié)調(diào)與合作房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，涉及到的專業(yè)也很廣，各個專業(yè)必須相互協(xié)調(diào)與配合。依據(jù)建筑學(xué)發(fā)展角度出發(fā)，現(xiàn)代建筑是綜合性產(chǎn)品，包括建筑、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等要素。因此，房屋建筑工程在工程實施中，應(yīng)該大力加強分工與合作，將各個構(gòu)成要素進行充分有機結(jié)合，為打造出完美的作品夯實基礎(chǔ)。在房屋建筑工程項目設(shè)計中，最重要的環(huán)節(jié)是建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計，只有將這兩個環(huán)節(jié)充分結(jié)合，房屋建筑工程的實用美觀大方效果才能充分體現(xiàn)，同時，房屋的建造結(jié)構(gòu)受力更趨向合理性，大大降低了成本，簡化了施工。但在建筑設(shè)計中，一些許建筑設(shè)計人員不遵循建筑的基本力學(xué)規(guī)律，過于注重設(shè)計方案創(chuàng)作的新奇性，導(dǎo)致這房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一些后遺癥，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須通過強化各個專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)，才能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)合理，成本降低。3.4房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要將概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化。概念設(shè)計即是利用設(shè)計概念并以其為主線貫穿全部設(shè)計過程的設(shè)計方法，是通過設(shè)計概念將設(shè)計者繁復(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設(shè)計。但是概念設(shè)計應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的狀況時，計算式不可避免與實際出現(xiàn)較大的差異，譬如在地震設(shè)防烈度就沒與不確定性，計算式與實際差別較大，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計中，通過采用概念設(shè)計的方法，將數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)，同時設(shè)計人員在設(shè)計過程中還需靈活運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法。在整個設(shè)計過程中貫穿一種抗震設(shè)防的思想且以概念設(shè)計作為重點指導(dǎo)設(shè)計。同時在設(shè)計的過程中，注重優(yōu)化細部的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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。在選擇鋼筋型號時，充分考慮其極限抗拉力等。

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隨著人們物質(zhì)生活的不斷豐富，物質(zhì)享受質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對于房屋質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。這就導(dǎo)致房屋建筑工程作業(yè)難度不斷加大，同時也對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求，因而為了確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足人們的要求，作為新時期背景下的房建設(shè)計企業(yè)必須加強對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行不斷優(yōu)化，從而實現(xiàn)企業(yè)追求經(jīng)濟效益最大化的目標(biāo)，達到提高企業(yè)市場適應(yīng)力與競爭力的目的。基于此，本文正式結(jié)合這一背景和自身工作實踐提出了的以下幾點看法。

1.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化重要性

現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟急速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活不斷豐富，物質(zhì)享受質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，對于房屋質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行不斷優(yōu)化，能讓房屋結(jié)構(gòu)更美觀、適用、經(jīng)濟以及安全，這已經(jīng)成為當(dāng)前改善人們房屋居住條件的重要手段。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要就是根據(jù)工程實際情況，通過將工程成本的合理計劃作為重點進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，主要就是利用建筑結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)維護方案等階段，以此做出工程相關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，而后通過對各種不同變量參數(shù)及各種不同影響因素的綜合考慮，從而確定出最佳房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案[1]。

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化重要性主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，增強了建筑經(jīng)濟性，有利于抗震，節(jié)省裝修成本，增強了荷載能力，提高了企業(yè)經(jīng)濟性能。第二，降低了工程總開發(fā)成本，節(jié)約了占地面積，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能有效降低工程總開發(fā)成本的四分之一左右，還能更加合理利用建筑施工材料，能讓建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及不同建筑單元之間更協(xié)調(diào)，極大增強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。

2.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化的內(nèi)涵

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化的內(nèi)涵就是通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計的調(diào)整讓其與建筑美觀相互協(xié)調(diào)配合，從而建造出賞心悅目的建筑。當(dāng)前人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求就是美觀、適用、經(jīng)濟以及安全，而進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就能很好的滿足這一要求，讓建筑更形態(tài)更美觀、造型更優(yōu)美、結(jié)構(gòu)更安全、合理、經(jīng)濟，創(chuàng)造出最符合人們心中居住的房屋。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要包括房屋分部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和房屋結(jié)構(gòu)總體設(shè)計優(yōu)化兩方面。其中房屋分部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化又主要有：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)細部設(shè)計的優(yōu)化、屋蓋系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化、圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化。在實際進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，必須做到實事求是，結(jié)合房屋自身具有的特點及建筑工程實際情況，對其整體利益進行全面綜合的考慮，從而制定出最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。房建設(shè)計人員進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)選擇最優(yōu)設(shè)計方案，以此滿足設(shè)計目標(biāo)，并且確保設(shè)計的房屋平面布局是合理的、規(guī)則的，以便降低剛度與質(zhì)量之間的差異，從而最大程度降低房屋的水平荷載。與此同時，在進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時。必須盡可能避免房屋縱向空間中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層，從而有效確保房屋的應(yīng)力不會集合在一起[2]。

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就是利用建筑結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)維護方案等階段，通過對各種不同變量參數(shù)及各種不同影響因素的綜合考慮，選擇主要參數(shù)，以此建立工程相關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，最后采用有效的方法確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。進行結(jié)構(gòu)總體設(shè)計優(yōu)化時的大致流程有：第一，合理選擇設(shè)計變量。一般情況下設(shè)計變量的選擇，主要是選擇對設(shè)計要求產(chǎn)生極大影響的參數(shù)，而后把涉及參數(shù)根據(jù)具體作用進行針對性地區(qū)分，對設(shè)計變量影響較低的參數(shù)一般作為預(yù)定參數(shù)，采取該方法能有效降低計算編程工作量。第二，科學(xué)確定目標(biāo)函數(shù)。通過對函數(shù)的應(yīng)用找出符合條件的最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。第三，正確確定約束條件。設(shè)計時，必須確保確定的約束條件均達到相應(yīng)的規(guī)范要求。

2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化受較多因素影響和限制，所以計算方法也具有特殊性。這種特殊性使得設(shè)計人員在計算時，常常將其限制因素轉(zhuǎn)變成無限制因素。一般情況下，主要采用符合型算法、乘子算法、Powell優(yōu)化算法等計算方法。采用這些計算方法不僅方便而且精準(zhǔn)性高，只需利用計算機對這些計算方法進行編程，就能得到最科學(xué)合理的最佳結(jié)論[3]。

3.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

3.1概念設(shè)計在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用

當(dāng)下的建筑設(shè)計中，能充分展示設(shè)計思想的重要因素就是概念設(shè)計，因而作為設(shè)計人員，在一個特定的空間內(nèi)，利用整體概念進行總體設(shè)計方案的確定是設(shè)計工作中最為重要、關(guān)鍵的事情，并正確處理建筑中結(jié)構(gòu)與構(gòu)件、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。設(shè)計人員開展概念設(shè)計工作時，必須具備豐富的建筑經(jīng)驗基礎(chǔ)，且經(jīng)驗越豐富，設(shè)計作品就會更成功，這樣才能為概念設(shè)計工作的順利開展與完成奠定堅實的基礎(chǔ)。由于建筑結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜性，即使在一樣的設(shè)計方案中，其結(jié)構(gòu)組成設(shè)計也會具有較多變化，就算是已通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的建筑，其不同的分析方法也會出現(xiàn)不同的結(jié)果。且上述問題無法利用計算機進行解決、完成，這就對相關(guān)工作人員提出了更高要求，要求其自行進行判斷及處理。但是工作人員作出的判斷及處理必須基于遵循相關(guān)的規(guī)律為前提，而后結(jié)合自身工作實踐經(jīng)驗及工程實際，得出最后的結(jié)果，這就是所謂的概念設(shè)計。

3.2概念設(shè)計的重要性

設(shè)計勘察是工程的核心，質(zhì)量的根源。只有優(yōu)秀的設(shè)計，才會有優(yōu)質(zhì)的工程。專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須具備豐富的工作實踐經(jīng)驗和專業(yè)的設(shè)計理論，以便在進行概念設(shè)計工作時，能更為迅速、有效的選擇與確定結(jié)構(gòu)體系，同時還應(yīng)與建筑工程人員相互交流、配合，共同確定建筑總體結(jié)構(gòu)體系，以便使設(shè)計方案概念更清晰、定性更正確，以從而為設(shè)計方案的最優(yōu)化及工程施工的順利進行奠定堅實的基礎(chǔ)。

概念設(shè)計能幫助建筑結(jié)構(gòu)降低受自然和人為因素的影響程度。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)概念設(shè)計將面臨極多的問題，因此，設(shè)計人員就必須充分考慮外力因素的影響，并將其納入設(shè)計內(nèi)容。外力因素中，地震是較為常見的，地震發(fā)生沒有規(guī)律，且破壞性極強，因而在設(shè)計時必須充分考慮地震的破壞性帶來的影響，并將其納入設(shè)計內(nèi)容中，從而采取針對性地抗震措施，并盡可能清除對抗震措施的實施帶來的不利因素[4]。

4.結(jié)語

總之，本文通過提出的幾點看法對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化進行了分析與探討，具有非常重要的意義。優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是當(dāng)前房建設(shè)計企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化，提高企業(yè)市場競爭力的有效手段，因此，作為新時期背景下的房建設(shè)計人員必須努力提高自身的綜合能力與素質(zhì)涵養(yǎng)，以便為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的順利進行奠定堅實的基礎(chǔ)，從而促進企業(yè)升級和轉(zhuǎn)型，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，

【參考文獻】

[1]鄭智垚，樂肖軍.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，04：98.

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【 keywords 】 housing structure; Optimization design; Project; Application;

中圖分類號：TU318文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

1、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法的現(xiàn)實價值及應(yīng)用

1.1 傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計無法適應(yīng)現(xiàn)代建筑設(shè)計的經(jīng)濟性、合理性

房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅要保證房屋建筑的長期使用質(zhì)量，而且在此基礎(chǔ)上應(yīng)盡量的降低房屋結(jié)構(gòu)的成本，同時還要提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和可靠性。傳統(tǒng)的設(shè)計無法滿足房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的合理性及經(jīng)濟性，而合理利用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計理念不但可以滿足造型美觀和安全性的有關(guān)規(guī)定，而且使建筑材料更為合理的利用，更為經(jīng)濟劃算，房屋工程造價將大大的降低。與此同時，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計理論是否能合理運用將對房屋的整天建設(shè)方案產(chǎn)生巨大地影響。優(yōu)化理論的合理運用是使房屋設(shè)計“經(jīng)濟、安全和適用”的最佳途徑。

1.2 房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案的運用

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)用于房屋的整體設(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。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀和便于施工5種效果,這就需要應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法,來提高有限空間、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(biāo)。由于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的房屋建筑對象不同，其優(yōu)化的細節(jié)不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計包含了很多內(nèi)容，計者或者工程師應(yīng)該在達到使用要求和設(shè)計規(guī)范的前提下，然后結(jié)合工程的實際情況，綜合考慮其經(jīng)濟效益后再對房屋的設(shè)計工作進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。

2、具體的設(shè)計優(yōu)化方案

2.1 房屋結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計

2.1.1房屋結(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)計

在工程圖紙設(shè)計的過程中，房屋結(jié)構(gòu)按其抗震設(shè)防分類，房屋的抗震等級可以根據(jù)房屋高度、烈度和結(jié)構(gòu)類型按照國家《抗震規(guī)范》附表確定。

2.1.2地震震力振型組合數(shù)據(jù)

地震震力的振型組合數(shù)據(jù)對高層的建筑應(yīng)當(dāng)不考慮耦聯(lián)扭轉(zhuǎn)進行計算；當(dāng)房屋振型數(shù)大于3 的時后，應(yīng)該取 3的整數(shù)倍進行計算，但是該數(shù)據(jù)不可大于建筑物的層數(shù)；當(dāng)房屋的層數(shù)小于等于2時，振型數(shù)則可以取房屋層數(shù)。對于那些不規(guī)則房屋的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)考慮扭耦聯(lián)轉(zhuǎn)，對于高層的房屋建筑來說，振型數(shù)應(yīng)當(dāng)取大于等于9 的數(shù)；房屋結(jié)構(gòu)的層數(shù)多或者房屋結(jié)構(gòu)的剛度突變系數(shù)較大的話，其振型數(shù)則應(yīng)該多取，例如房屋結(jié)構(gòu)中含有多塔結(jié)構(gòu)、頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等，其振型數(shù)應(yīng)盡量取大于等于12的數(shù)，例如房屋結(jié)構(gòu)中含有多塔結(jié)構(gòu)、頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等，其振型數(shù)應(yīng)盡量取大于等于12的數(shù)2.2 房屋結(jié)構(gòu)的周期性折減系數(shù)房屋的框架結(jié)構(gòu)、頂蓋等結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因為填充墻體的存在使得其結(jié)構(gòu)實際表現(xiàn)的剛度會大于設(shè)計計算的剛度，計算的周期也會大于實際的周期，所以，當(dāng)算出結(jié)構(gòu)的剪力偏小時，會使房屋某些結(jié)構(gòu)不太安全，因而應(yīng)該對結(jié)構(gòu)的房屋結(jié)構(gòu)的計算周期適當(dāng)進行折減，這樣會達到很好的效果，但是對于房屋的框架結(jié)構(gòu)來說，計算周期不宜折減或者將折減系數(shù)取小。對于框架結(jié)構(gòu)來說，采取砌填充墻，計算周期的折減系數(shù)可取大約0.6～0.7之間；砌體的填充墻采取輕質(zhì)砌塊或墻體較少時，可取0.7～0.8之間；完全采取輕質(zhì)性的墻體板時，則可以取到0.9。除非無墻的純框架，否則計算周期盡量適當(dāng)折減。

2.3 框架梁、柱箍筋間距

房屋柱箍筋、框架梁等的加密區(qū)最大箍筋和最小箍筋的直徑間距要符合國家規(guī)定。依據(jù)這些規(guī)定，房屋工程上習(xí)慣取柱箍筋和梁的加密區(qū)的最大間距100mm 左右，而非加密區(qū)的箍筋的最大間距約為200mm左右。計算程序的總信息通常也在柱箍筋、內(nèi)定梁加密區(qū)間距100mm

左右，以此為計算的依據(jù)算出加密區(qū)的箍筋面積，設(shè)計人員要依據(jù)規(guī)范最終確定肢數(shù)和箍筋的直徑。但在程序內(nèi)定條件下，當(dāng)房屋框架梁跨中部有較大其他荷載或者有次梁存在而又僅有兩肢箍筋的情況下，其非加密區(qū)的箍筋間距應(yīng)該采取200mm 左右，以使房屋梁非加密區(qū)配箍充足，所以建議內(nèi)定的梁箍筋改為梁的非加密區(qū)取200mm。其既可保證梁箍筋加密區(qū)（箍筋間距100mm） 的抗剪切能力，同時又適當(dāng)增加了梁非加密區(qū)抗剪承載能力，使梁的強抗剪性能更充分的體現(xiàn)出來。

2.4 地下室層數(shù)的輸入處理

多層性的房屋框架結(jié)構(gòu)房屋一般都設(shè)置了地下室結(jié)構(gòu)。由于隔墻較少，所以常采用板筏基礎(chǔ)。設(shè)計計算時應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)和地下室層數(shù)結(jié)合在一起考慮，并于圖紙中按實際地下室層數(shù)計算。這樣，計算的基礎(chǔ)底板和地基的縱向荷載可以一次設(shè)計完成。同時，通過對側(cè)層移剛度性系數(shù)的比較分析，可以正確地調(diào)整和判斷房屋的相應(yīng)嵌固位置，并適當(dāng)采取加固構(gòu)造措施，以保證樓板的最小配筋率和必要厚度；然而當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)表現(xiàn)縱向不規(guī)則時，要著重驗算最薄弱層。

3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的合理性評估

3.1優(yōu)化理念要和房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計要面對同樣的建筑設(shè)計方案

同一建筑的設(shè)計方案可以有很多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，即使在相同的荷載情況下如果確定了房屋的結(jié)構(gòu)布置，也會存在很多不同類型的分析方案。在分析過程中對于設(shè)計的一些數(shù)值的取值也是在不斷發(fā)生變化的。房屋建筑物的細部處理也是不盡相同的，對于這些問題是靠計算機優(yōu)化設(shè)計無法完全解決的，必須要設(shè)計人員親自對各項設(shè)計以及數(shù)據(jù)取值作出合理性的評估。而判斷評估也只能是在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的通常規(guī)律指導(dǎo)下完成，更有效的方法是依據(jù)據(jù)工程設(shè)計施工經(jīng)驗有目的有創(chuàng)建地進行判斷。所以，概念優(yōu)化設(shè)計是設(shè)計師對多種的備選方案的選擇以及對單一方案完美化的過程，其存在于設(shè)計師對多種備選方案進行選擇的過程中。

3.2 運用概念優(yōu)化設(shè)計處理實際房屋設(shè)計問題

運用概念優(yōu)化設(shè)計處理的問題是多種多樣的。但是，可以肯定的說，通過概念優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)是能在各種各樣可能出現(xiàn)的環(huán)境情況作用下使房屋破壞程度最小或者不受到破壞。所以，研究分析如何應(yīng)對房屋可能遭受到的多種不確定因素是檢測設(shè)計合理性的重要途徑。地震作為最難預(yù)測，破壞性最大的事件是考慮建筑優(yōu)化設(shè)計的重要因素之一。所以就要考證當(dāng)前設(shè)計對地震等突發(fā)事件的抵抗性和合理性。剛度的對稱均勻是降低地震破壞性的重要手段之一；延展性的設(shè)計是能有效防止房屋結(jié)構(gòu)的脆性破壞的最佳選擇等等。這些常用的抗震設(shè)計思想在整個房屋優(yōu)化設(shè)計過程中都應(yīng)該引起足夠的重視，并用于理論上檢測房屋設(shè)計是否合理。故而，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(dǎo)思想。

結(jié)語

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計已無法滿足現(xiàn)代建設(shè)的需要，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)是適應(yīng)當(dāng)前房屋建設(shè)的必然選擇，在現(xiàn)代房屋建設(shè)中實行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅滿足了房屋建設(shè)外觀美觀的基本要求，而且設(shè)計人員以“經(jīng)濟、適用、合理”為設(shè)計原則，大大降低了房屋建筑中的造價成本，取得了較大的經(jīng)濟效益，廣泛應(yīng)用于我國房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

參考文獻：

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篇4

房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計涉及六種建筑結(jié)構(gòu)，按梁、柱、墻等承重構(gòu)件的建筑材料進行劃分，是房屋設(shè)計可靠性的重要因素。在工程施工結(jié)束后要對房屋的結(jié)構(gòu)進行檢測，評定施工的質(zhì)量，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中不存在安全隱患和漏洞，能夠滿足業(yè)主的功能需求。同時，在特定的環(huán)境或者時期也需要對房屋結(jié)構(gòu)進行工程檢測，以確保房屋結(jié)構(gòu)能夠滿足某項功能的需要或者能夠適應(yīng)特定的環(huán)境、條件，保證已經(jīng)使用一段時期的房屋的結(jié)構(gòu)完好無缺陷，并對房屋的結(jié)構(gòu)進行詳細的檢測，系統(tǒng)地驗證房屋的功能性和安全性是否適應(yīng)新的需要。一旦在房屋結(jié)構(gòu)檢測中發(fā)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)或者局部結(jié)構(gòu)中存在安全隱患，就需要對其進行加固處理，在加固處理無效或者成本過高的情況下，再對其進行拆除。

房屋結(jié)構(gòu)的檢測不僅僅關(guān)系著施工質(zhì)量的高低，同時也關(guān)系著房屋主體的安全系數(shù)。只有對房屋結(jié)構(gòu)進行詳細的檢測，才能排除安全隱患，防患于未然。同時，也確保房屋能夠滿足新的需求。

2 房屋結(jié)構(gòu)檢測的對象

由于過去一段時期內(nèi)建造的房屋數(shù)量較少，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較為統(tǒng)一，因此以前檢測的對象多是已經(jīng)有一定使用年限的舊樓，檢測的目的多數(shù)只是為了預(yù)測拆除的時間。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，房屋建筑建設(shè)量增長很快，在建筑體制方面的弊端很快表現(xiàn)出來了，建筑材料種類越來越多，雖然種類豐富了，但是制造標(biāo)準(zhǔn)不一，質(zhì)量參差不齊。同時，迅速發(fā)展的房屋建設(shè)領(lǐng)域也需要較多的施工人員和技術(shù)人員，需求的迫切導(dǎo)致在選擇施工人員和技術(shù)人員的時候放低的門檻、降低了要求，導(dǎo)致了施工人員技術(shù)水平差異較大。因此大量不符合建筑標(biāo)準(zhǔn)和安全要求的房屋涌現(xiàn)出來，面對這樣的新形勢，對新建造的房屋進行檢測勢在必行。同時，隨著建筑施工水平的不斷提高，對舊樓的修復(fù)、加固技術(shù)也得到了發(fā)展，因此，對舊樓進行檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，對其進行加固、修復(fù)，以延長房屋的設(shè)計壽命。目前，重點檢測的對象主要有以下幾種：

2.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有問題的房屋。建筑設(shè)計人員在設(shè)計之初就考慮不周，或者出現(xiàn)明顯的錯誤。典型的考慮不周就如對工程水質(zhì)情況了解不夠全面，在計算建筑結(jié)構(gòu)上的荷載的過程中少算、漏算了一部分荷載，或者過高地估計了地基的承載能力，同時建筑設(shè)計人員也有可能出現(xiàn)失誤，對工程的受力分析錯誤。

2.2施工質(zhì)量存在嚴(yán)重問題的房屋。施工質(zhì)量較低甚至是出現(xiàn)嚴(yán)重問題的房屋，導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)強度不足的現(xiàn)象。這樣的房屋施工質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，在很多方面短斤缺兩、粗制濫造。采用的混凝土材料、構(gòu)建強度等級低于設(shè)計要求，構(gòu)件存在孔洞、縫隙等結(jié)構(gòu)缺陷，力學(xué)性能不符合設(shè)計要求，或者砌體砌筑方法不得當(dāng)，造成通縫。再有空心砌塊不按設(shè)計要求灌筑混凝土芯柱，或者鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量或焊縫高度達不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等。

2.3存在使用、改造不當(dāng)問題的房屋。使用過程中因為改造或使用的原因長期超過設(shè)計荷載致使房屋結(jié)構(gòu)處于超負荷使用狀態(tài)，第一有可能因為改造而造成結(jié)構(gòu)的承載能力下降，特別是在改造過程中隨意拆除承重墻或者打洞。第二有可能會因為超荷載使用而導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、缺陷等安全隱患。

2.4使用環(huán)境的惡劣的房屋。房屋周圍的環(huán)境條件對房屋結(jié)構(gòu)不利，比如處在高溫、溫差較大、化學(xué)腐蝕、物理振動等條件下的房屋，結(jié)構(gòu)容易腐蝕、變形。

2.5缺少維護和保養(yǎng)的房屋。房屋建好后沒有得到定期的維護和保養(yǎng)，引起房屋的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷或者破壞，降低房屋的安全系數(shù)，同時也影響房屋的功能。

2.6遭受意外事故破壞的房屋。由于各種意外事故比如地震、火災(zāi)等對房屋結(jié)構(gòu)的損壞。

3 設(shè)計結(jié)構(gòu)檢測的一般方法

隨著房屋結(jié)構(gòu)檢測水平的發(fā)展，檢測的內(nèi)容不僅包括了建筑材料強度、構(gòu)件尺寸和破損狀況、結(jié)構(gòu)變形和位移等，也擴展到了房屋結(jié)構(gòu)的更多方面，材料、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的力學(xué)、電化學(xué)特性等都包括在內(nèi)，通過測量鋼筋導(dǎo)電能力，已經(jīng)能判斷鋼筋的銹蝕狀態(tài)；檢測混凝土內(nèi)部的鋼筋的位置等。這些檢測的內(nèi)容大大擴展了房屋結(jié)構(gòu)檢測的作用，能夠幫助人們更全面更深入的了解房屋的狀況，確保了房屋的安全性和功能性，使得房屋的壽命更為持久、更加耐用。結(jié)構(gòu)檢測工作包括的內(nèi)容比較多，一般有結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸檢測、鋼筋位置及直徑檢測、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的開裂和變形情況檢測及結(jié)構(gòu)性能實荷檢測等。一般按照建筑結(jié)構(gòu)類型的劃分來分類待檢測結(jié)構(gòu)，主要的檢測結(jié)構(gòu)類型有混凝土結(jié)構(gòu)檢測、砌體結(jié)構(gòu)檢測、鋼結(jié)構(gòu)檢測和鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測。

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)檢測

l、超聲脈沖法。利用超聲脈沖通過混凝土?xí)r的反射、繞射和衍射的特定，來檢測混凝土內(nèi)部缺陷。這是檢測混凝土最普遍的方法。向待檢測結(jié)構(gòu)混凝土發(fā)射超聲脈沖，混凝土中一旦存在缺陷，就會使超聲波發(fā)生繞射，通過測量傳播的聲速以及接受到的信號的波形，可發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)混凝土中較小的缺陷。超聲波在有缺陷的結(jié)構(gòu)混凝土中傳播，速度會慢于在正常結(jié)構(gòu)混凝土傳播的速度，同時波形中的波幅、頻率也會發(fā)生相應(yīng)的變化。通過對比標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)混凝土的波形、波速，就可以參考得出測量的結(jié)構(gòu)混凝土存在的缺陷以及缺陷的嚴(yán)重程度。這種方法由于其無損、方便、準(zhǔn)確可靠等特性，在房屋結(jié)構(gòu)檢測中應(yīng)用廣泛，為房屋的加固與修復(fù)提供了可靠的證據(jù)。

2、回彈法。混凝土的抗壓強度和表面硬度存在一定的相關(guān)關(guān)系，因此利用回彈儀大忌混凝土，通過回彈儀讀出的回彈高度，就能反映混凝土的表面硬度。通過表面硬度與抗壓強度對應(yīng)的關(guān)系，就能間接計算出混凝土的抗壓強度。雖然檢測精度不高，但是方法的優(yōu)勢明顯：設(shè)備簡單、操作方便、測試迅速，以及檢測費用低廉，且不破壞混凝土的正常使用，故在現(xiàn)場直接測定中使用較多。但是該法也有其局限性，表層及內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異的混凝土構(gòu)件，或內(nèi)部存在缺陷的混凝土構(gòu)件以及特種成型工藝制作的混凝土，都不能適用。這使其檢測范圍大大縮小。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)檢測

l、表面硬度法。對已經(jīng)建成的鋼結(jié)構(gòu)，一般采用表面硬度法來間接檢測其強度、屈服強度。測定時，錘擊硬度計縱軸頂部，由硬度計端部的鋼珠受壓時在鋼材表面和已知硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣上的凹痕直徑，測得鋼材的硬度，并由鋼材硬度與強度的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)換算得到鋼材的強度。測定鋼材的極限強度后，可依據(jù)同種材料的屈強比計算得到鋼材的屈服強度。

2、超聲法檢測鋼材和焊縫缺陷。超聲波脈沖經(jīng)換能器發(fā)射進入被測材料傳播時，當(dāng)通過材料不同界面(構(gòu)件材料表面、內(nèi)部缺陷和構(gòu)件底面)時，會產(chǎn)生部分反射。在超聲波探傷儀的示波屏幕上分別顯示出各界面的反射波及其相對的位置。由缺陷反射波與起始脈沖和底脈沖的相對距離可確定缺陷在構(gòu)件內(nèi)的相對位置。如材料完好內(nèi)部無缺陷時，則顯示屏上只有起始脈沖和底脈沖，不出現(xiàn)缺陷反射波。

3.3 砌體結(jié)構(gòu)檢測法

使用無損檢測試驗方法來檢測砌體結(jié)構(gòu)，能夠最大程度地還原切體結(jié)構(gòu)的真實狀況，取得較為準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)，避免在取樣過程中對樣品造成的損傷和破壞。因此，在現(xiàn)場檢測中，取樣進行抗壓強度試驗的方法已經(jīng)逐步淡出了房屋結(jié)構(gòu)檢測的領(lǐng)域，而無損、半破損的方法逐漸成為砌體結(jié)構(gòu)檢測的主流，在實際房屋檢測中受到檢測人員的青睞，在工程應(yīng)用中日益廣泛。砌體結(jié)構(gòu)的檢測方法可分為直接檢測法和間接檢測法兩種。

3.3.1直接檢測法

(1)取樣檢測法。可利用切割法或者取芯法取得砌體結(jié)構(gòu)中的樣品，切割法取得的樣品過于龐大，一般不適用于普通的房屋結(jié)構(gòu)檢測，多用于事故現(xiàn)場的檢測。而取芯法對樣品的破壞較大，造成測量的誤差較大。兩者缺點都很明顯，因此房屋檢測中較少應(yīng)用。

(2)原位檢測法。這種檢測方法有扁頂法、原位軸壓法和原位剪切法等。原位軸壓法是用原位壓力機在燒結(jié)普通磚墻體上進行抗壓測試，檢測砌體抗壓強度的方法。

(3)動測法。動測綜合法是振動反演理論在工程上的應(yīng)用。在脈動、起振機共振、自由釋放或沖擊等激振方式的作用下，通過測量砌體結(jié)構(gòu)的頻率和振型等參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)識別理論得到層間剛度，推算出各層砌體軸心抗壓強度，此法從房屋整體出發(fā)，不僅能得到砌體的強度，鑒定房屋的質(zhì)量，便于對房屋進行安全性評定，隨著檢測儀器技術(shù)的改進，算法的優(yōu)選，結(jié)果的精度不斷提高，很有發(fā)展前途。與靜載測試相比，動力測試具有簡便、對結(jié)構(gòu)不造成新的傷害等優(yōu)點，特別當(dāng)有可供對比數(shù)據(jù)利用時其優(yōu)勢十分明顯。

3.3.2 間接檢測法

(1)沖擊法。根據(jù)經(jīng)驗可推導(dǎo)出單位功表面積增量和抗壓強度的關(guān)系公式，在應(yīng)用中測量破碎所需要做的功，以及新產(chǎn)生表面積，即可求得砂漿或磚塊試樣的強度。

(2)推出法。只測量單磚一個面，其余面的砂漿都清除干凈，用千斤頂將其頂出，極限狀態(tài)下可測得磚與砂漿的粘接抗剪強度，根據(jù)一定的對應(yīng)關(guān)系，可得抗壓強度。

引用：

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Keywords: structure design; Optimization technology; Housing design; Discusses application

中圖分類號：TB482.2文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認真負責(zé)的工作態(tài)度。加深對當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的認識與研究，以不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使設(shè)計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準(zhǔn)、更合理和更經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計在當(dāng)今房屋建筑工程中，是一項責(zé)任繁重、具有影響力的項目，房屋設(shè)計的優(yōu)化性比較重要，其設(shè)計的水平直接影響著建筑物的經(jīng)濟性、適用性和安全性。

1、房屋優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容

通常房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是利用適宜的方法和設(shè)計理念來滿足房屋建筑設(shè)計的需求，比如確定合理的布置、結(jié)構(gòu)形勢、構(gòu)件尺寸等。尤其是優(yōu)化設(shè)計基本的鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系，往往自整體布局與具體構(gòu)件兩個角度進行分析、考慮。影響整體布局的關(guān)鍵因素是建筑

物的柱網(wǎng)尺寸、層高、體型、抗側(cè)力構(gòu)件位置等。具體構(gòu)件主要是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾面、布局、

鋼筋及混凝土的配筋構(gòu)造、強度等級。對于這兩大方面的因素，需要有專業(yè)的工程設(shè)計人員，

熟知構(gòu)件設(shè)計規(guī)范并具有豐富設(shè)計經(jīng)驗，而且善于分析與把握構(gòu)件受力特性及結(jié)構(gòu)，進而選

取最相適宜的方法展開優(yōu)化設(shè)計工作。

2、房屋優(yōu)化設(shè)計的必要性

依據(jù)我國的國情以及發(fā)展形勢，我國今后主要以建設(shè)高層住房為主。與此同時，投資者們也日益關(guān)注建設(shè)成本如何最低化，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最低化。若想實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，工程設(shè)計人員首先以建筑的安全性為基礎(chǔ)，然后理性分析建筑方案，

融合與之相適宜的設(shè)計理念以及方法，實現(xiàn)對工程造價的有效控制，以符合投資者的經(jīng)濟要求。根據(jù)統(tǒng)計資料表明，建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計比未進行優(yōu)化的建筑節(jié)省了5%至30%的費用。然而，在很多實際優(yōu)化設(shè)計中，其因為受到較多因素的制約而難以施展、發(fā)揮出其優(yōu)越性。比如，過度追求工程設(shè)計進度，就會影響工程設(shè)計人員的設(shè)計效果，一味地以滿足工程進度為目標(biāo)；年輕的工程設(shè)計人員常受其專業(yè)素質(zhì)限制，難以理解其設(shè)計軟件，無法實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)；也有一些工程設(shè)計人員過于關(guān)注建筑部分，忽視了建筑的整體方案，未能實現(xiàn)控制整體造價。由此可見，工程設(shè)計人員要將其技術(shù)與經(jīng)濟效益進行有機結(jié)合，只有合理的設(shè)計方案才能確保實現(xiàn)最大經(jīng)濟效益。

3、關(guān)于優(yōu)化設(shè)計技術(shù)中存在的問題

3.1重視結(jié)構(gòu)尺寸，忽略結(jié)構(gòu)整體設(shè)計人員優(yōu)化建筑方案時，通常根據(jù)已給的幾何形狀、

材料、拓補等來規(guī)劃，以符合條件的構(gòu)件截面要求，而忽略了整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。其實形狀的優(yōu)化設(shè)計要比尺寸的優(yōu)化重要得多，單純的尺寸優(yōu)化不能滿足優(yōu)化結(jié)構(gòu)的需求。不少設(shè)計人員片面的認為結(jié)構(gòu)方案和布置規(guī)劃經(jīng)過計算機軟件對分析上部結(jié)構(gòu)，一旦構(gòu)件截面符合計算結(jié)構(gòu)的規(guī)定，那么對于地基部分，特別是軟地基部分，上部結(jié)構(gòu)重要性就變低了。所以設(shè)計人員時常對上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面沒有足夠的重視。

3.2優(yōu)化目標(biāo)不能完全符合工程的需求在實際優(yōu)化設(shè)計過程中，時常伴隨著很多難題，因為工程設(shè)計工作中的約束條件較多、建筑功能的限制性較多、變量也多等一系列不確定因素，致使目標(biāo)函數(shù)僅能獲取相對的最優(yōu)解。當(dāng)今利用計算機軟件來優(yōu)化截面，幾次間的試驗根本無法實現(xiàn)預(yù)期效果。因此設(shè)計的進度與時機都限制了優(yōu)化方法的實現(xiàn)。雖然當(dāng)今不少建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計及布置是較為合理的，而且它的構(gòu)件截面也適合常規(guī)尺寸，但是計算機軟件的分析工作依然是設(shè)計工作中薄弱一節(jié)。即使利用增大構(gòu)件截面的手段也無法得到有效改善，

相反地還增大了耗材的成本。

3.3離散變量問題建筑物尺寸、型鋼規(guī)則型號、鋼筋等都是變量，傳統(tǒng)的梯度算法、對偶算法已經(jīng)不能滿足當(dāng)今的工程設(shè)計需要。當(dāng)前隨著問題日益增多，引發(fā)了計算量劇增的組合性爆炸難題。

4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

4.1概念設(shè)計優(yōu)化與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計每一個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，都具有多種結(jié)構(gòu)及布局設(shè)計，即使建筑物的結(jié)構(gòu)布局已經(jīng)被確定，并且處于相同的荷載狀況，也依然有很多種分

析方法。建筑分析中的材料、設(shè)計參數(shù)、荷載取值等都不是固定不變的，處理建筑物的細節(jié)問題也是要隨機應(yīng)變的，尤其是計算機軟件不能解決的問題，更需要設(shè)計人員親自來做出分析判斷。概念設(shè)計意指設(shè)計者遵守房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的普遍規(guī)律，同時結(jié)合工程的實際經(jīng)驗來進行研究設(shè)計，概念設(shè)計是設(shè)計者對多個備選設(shè)計方案進行篩選的工作環(huán)節(jié)。

4.2概念設(shè)計處理實際房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計問題處理概念設(shè)計問題具有多種形式，但是所追求的共同目的是在任何外來影響下，建筑結(jié)構(gòu)都可以穩(wěn)固應(yīng)對或者僅是受到很低損害，這也是概念設(shè)計中要處理的基本實際狀況。由此可見，概念設(shè)計的主要內(nèi)容即為將建筑物所可能遭到的各種破壞因素以及相應(yīng)的預(yù)防措施。比如地震災(zāi)害是最難以預(yù)防和解決的破壞性因素，

其嚴(yán)重的破壞性，已經(jīng)作為了概念設(shè)計中的重要課題。所以房屋結(jié)構(gòu)在設(shè)計之時便要提前著手，做好房屋的抗震性能，以提升抗震性能為基礎(chǔ)，降低地震對建筑結(jié)構(gòu)危害的主要措施是確保建筑材料的剛度對稱且均勻，為了更好地防止地震引發(fā)房屋結(jié)構(gòu)的脆性破壞，可以實行延性設(shè)計進行減緩；此外房屋結(jié)構(gòu)可以實行多道防御系統(tǒng)，幫助房屋建筑在遭受地震當(dāng)中分解地震的能量，減少損害度，以上這些抗震設(shè)計的思路均為概念設(shè)計的主要指導(dǎo)思想。

4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實用性與藝術(shù)性結(jié)合建筑物其實就是建筑師的藝術(shù)品，建筑師在設(shè)計建筑物的時候，始終期望將自己的意圖表達得淋漓盡致，追求藝術(shù)性與實用性的最佳融合。

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員首先要保證所涉及房屋建筑的安全性，然后對于建筑的結(jié)構(gòu)形式進行改善，不斷完美，以全面體現(xiàn)建筑設(shè)計師的美學(xué)意圖。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，滿足設(shè)計師的設(shè)計意圖是基本標(biāo)準(zhǔn)，平面布局須要精確對稱，有規(guī)則性，最大限度縮減質(zhì)量與剛度兩者之間的差異，

以避免建筑物因荷載作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題。豎向布局應(yīng)以滿足房屋的功能為基礎(chǔ)，確保豎向承重構(gòu)件上下貫通，使用轉(zhuǎn)換層來降低設(shè)計或結(jié)構(gòu)分析的難度與成本。此外，豎向布局剛度須要實行漸變，以避免應(yīng)力的過度集中現(xiàn)象，增強房屋結(jié)構(gòu)抵抗水平動力的荷載。

5、結(jié)語

工程造價在工程項目占有很大比例，具有重要的經(jīng)濟效益，所以優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)能夠卓有成效地減少工程造價成本。與此同時，優(yōu)化設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)要保障建筑的安全級別，合理化等，協(xié)調(diào)好技術(shù)和經(jīng)濟兩者之間的關(guān)系，切勿因重視節(jié)省成本，而忽視質(zhì)量或技術(shù)。為了實現(xiàn)整體目標(biāo)最優(yōu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與工程師要分析房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，利用精細高效的工作標(biāo)準(zhǔn)及要求來實現(xiàn)最優(yōu)化的房屋結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)造措施，主要還是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論對存在許多缺陷或者不可計算性下手。 通過結(jié)構(gòu)方案的分析、模型參數(shù)的控制及施工圖中細節(jié)的把握。

【參考文獻】

［1］辛海虹 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程.2010(27).

［2］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(9).

［3］王光遠 工程結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)抗震優(yōu)化設(shè)計的實用方法[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2007.

［4］王磊 張伯林 鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的幾個問題[J].煤炭工程

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Keywords: structure design; Optimization technology; Structure design application

中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

􀀁結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是近年發(fā)展起來的一門新型技術(shù)，它能夠使設(shè)計者從被動的分析、核驗轉(zhuǎn)而進入主動的設(shè)計角色，是結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域新的發(fā)展。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能夠更合理地利用材料的性能和局部空間，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部得到最好的協(xié)調(diào)，并達到設(shè)計要求的安全規(guī)范。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要求我們從工程的設(shè)計和價值角度去思考方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是追求最合理地利用材料的性能，使各構(gòu)件或各設(shè)計專業(yè)得到最好的協(xié)調(diào)。它不僅具備了傳統(tǒng)設(shè)計方案所要求的規(guī)范以及規(guī)范所要求的安全度，而且也具備了現(xiàn)今價值學(xué)和審美學(xué)的成分。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對結(jié)構(gòu)進行高質(zhì)量再加工的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度與抗震性能為代價，而是經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程，使建筑功能更協(xié)調(diào)，成本更低，結(jié)構(gòu)更安全。

（二）實施結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點

1、科學(xué)地遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師們不僅要具備豐富的設(shè)計經(jīng)驗，也要對結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文熟知，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案貫穿于項目設(shè)計中。規(guī)范更多的是針對量大面廣的工程，因而某些條文的規(guī)定會偏于保守；此外，用于一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計時，有些條文則不夠安全。所以，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計中應(yīng)運用良好的專業(yè)知識與正確的判斷力把握設(shè)計，做到設(shè)計成果不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。

2、結(jié)構(gòu)工程師前期參與和主動參與的重要性

強調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動參與是實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重中之重。在實際施工期間，建筑師很難對結(jié)構(gòu)體系的受力做到正確的分析，既建筑師的結(jié)構(gòu)思想不能完全替代結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計理念、經(jīng)驗和判斷，也無法彌補結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)技術(shù)共識的空白與隔閡。既具有扎實的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論功底，又具有豐富工程實踐經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師，積極主動地參與前期方案設(shè)計，幫助建筑師構(gòu)思與創(chuàng)新，才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的設(shè)計作品，更好使整個建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。

3、加強各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個系統(tǒng)的工作，需其它專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合。從建筑學(xué)發(fā)展角度分析，現(xiàn)代建筑是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備三大要素構(gòu)成的綜合產(chǎn)品，所以在實施中要強化分工與合作，強化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構(gòu)成要素有機結(jié)合的完美作品。在整個項目開展中，建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個設(shè)計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，二者的結(jié)合不僅能夠達到實用美觀大方的效果，而且可以使結(jié)構(gòu)受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。在建筑設(shè)計中，許多建筑設(shè)計人員只強調(diào)方案創(chuàng)作的新奇，不遵循建筑的基本力學(xué)規(guī)律，這樣的方案往往會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計困難。還有一些建筑師在設(shè)計過程中往往忽視力學(xué)的基本規(guī)律，如將抗震設(shè)防區(qū)的高層建筑電梯或樓梯偏置在建筑一側(cè)，使得剛度中心與質(zhì)量中心之間的偏心距過大，在水平荷載作用下產(chǎn)生大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。從以上的例子可以分析出，加強專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理、成本降低的重要途徑。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的基本應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用具體體現(xiàn)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)計兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(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，并應(yīng)在滿足設(shè)計規(guī)范和使用的前提下，結(jié)合具體工程的實際要求，來實現(xiàn)規(guī)范要求和經(jīng)濟要求的最大化。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)合

一般建筑物的設(shè)計方式總是從結(jié)構(gòu)布置開始，確定了結(jié)構(gòu)布置后根據(jù)不同的荷載情況來分析過程中的參數(shù)、材料等要求，然而這些數(shù)據(jù)的分析往往是計算機不能達到的，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對整個方案進行充分的例證，才能做出判斷。而這些判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)律指導(dǎo)下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行，這便是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。因此，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是開展施工的必要前提。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化處理的建筑抗震缺陷問題

結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)不僅能在降低成本、簡化施工方面得到體現(xiàn)，而且在建筑物的抗震方面也是頗有作為的。結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠使建筑物在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或?qū)⑵茐某潭冉抵磷畹汀Ｒ虼耍治鼋ㄖ锟赡茉馐艿母鞣N不確定因素成為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要內(nèi)容。實際中，地震破壞最為難以預(yù)測，且破壞性最大。所以，建筑設(shè)計過程中應(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。例如：剛度均勻、對稱是減小地震對建筑物產(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)生的脆性破壞；多道設(shè)防思想能使建筑物在特大地震作用下次要的構(gòu)建先破壞，從而使整個建筑物得到局部的緩沖。這些抗震設(shè)防思想在整個設(shè)計過程中都應(yīng)該作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要指導(dǎo)理念。

三、結(jié)語：

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是系統(tǒng)工程，要求結(jié)構(gòu)工程師與其他工種的設(shè)計人員密切配合，通過正確地使用結(jié)構(gòu)分析軟件、選擇最佳結(jié)構(gòu)體系、充分挖掘基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)在潛力，運用科學(xué)的方法與手段，讓結(jié)構(gòu)優(yōu)化貫穿設(shè)計的全過程，充分體現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的價值，使建筑功能更為合理甚至得到提升，使結(jié)構(gòu)安全度和抗震性能提高，減少和避免設(shè)計差錯，降低工程建設(shè)造價，縮短建設(shè)工期。

參考文獻：

[1] 蔣啟平.工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的新方法[J].工業(yè)建筑,2008.

篇7

在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，與施工場地的地理條件有很大的關(guān)系，地質(zhì)條件決定了建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與持久性，對于建筑建成以后的使用質(zhì)量具有很大的影響。根據(jù)不同的地質(zhì)條件，應(yīng)該對建筑的柱梁間的結(jié)構(gòu)搭配以及磚混結(jié)構(gòu)等的應(yīng)用進行不同的設(shè)計，使其保持一定的協(xié)調(diào)性，并且在搭配上符合審美需求。

1地基與基礎(chǔ)方面

1.1建筑的基礎(chǔ)質(zhì)量直接關(guān)系到整個建筑的質(zhì)量，因為地基承載了整個建筑的荷載，所以需要在設(shè)計上符合建筑的標(biāo)準(zhǔn)要求。那么，在進行地基施工設(shè)計之前要對施工場地的地質(zhì)情況進行勘察，了解地質(zhì)情況，得出參數(shù)，然后根據(jù)參數(shù)要求設(shè)計出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計方案。但是在實際的施工中，很多的施工單位沒有進行詳細勘察，只是通過別人的口頭復(fù)述以及以前資料的翻閱就開始設(shè)計，在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上失真，所以設(shè)計出來的方案不符合建筑設(shè)計規(guī)范，對于建筑的質(zhì)量存在很大的安全隱患，因而威脅到居住者的人身安全。所以說在對建筑地基進行設(shè)計之前，要充分的調(diào)查清楚，在有充分的數(shù)據(jù)之后再進行設(shè)計，這樣的設(shè)計方案才是規(guī)范的，合理的。

1.2由于建筑的地基承載了整個建筑的荷載，所以地基的穩(wěn)定性十分重要，只有打好地基，才能夠保證整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以對于地基的土質(zhì)有嚴(yán)格的要求，如果地基中有軟土層的話，應(yīng)該對軟土層進行換填，使其滿足地基的承載能力。但是在實際運行中，設(shè)計者并沒有對軟土層的實際狀況進行勘察，僅是憑借自己的經(jīng)驗就直接進行砂墊層處理，這種做法對于地基的穩(wěn)定性存在很大的安全隱患，嚴(yán)重的威脅到住戶的人身安全。所以在進行地基設(shè)計之前，要對軟土層進行充分的調(diào)查，該換填的一定要換填，保證地基的穩(wěn)定性。

1.3在民用建筑設(shè)計中，對于梁、柱以及基礎(chǔ)的負荷一定要按照規(guī)定的要求進行折減系數(shù)操作，保證后期的使用質(zhì)量。但是在實際運行中，設(shè)計人員并沒有按照規(guī)范執(zhí)行，沒有進行折減操作，致使建筑在后期使用中，柱、梁以及地基的負荷無法達到規(guī)定的使用標(biāo)準(zhǔn)，影響到建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用

在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱不但能夠提高墻體的抗震能力，而且構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對砌體的約束，這對于限制墻體裂縫，維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著重要的作用。在當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計中，構(gòu)造柱常被作為承重柱使用，這種做法將引起以下幾個問題。

構(gòu)造柱有其自身的作用，構(gòu)造柱應(yīng)該具有對墻體的拉結(jié)和約束作用，遭遇地震時，應(yīng)該承重柱首先承受重力，不不該由構(gòu)造柱來承擔(dān)，如果構(gòu)造柱的作用偏移了，發(fā)揮了承重柱的作用后，勢必造成危險發(fā)生。一旦有外界壓力施加，首先受重的是構(gòu)造柱，他承受了不該承受的壓力，成為整個房屋構(gòu)造的負擔(dān)，產(chǎn)生負面作用，所以構(gòu)造柱應(yīng)該發(fā)揮其自身的作用，才能保障整個建筑的安全。

3承重柱截面高度設(shè)計過小

這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計者誤認為六度設(shè)防就是不設(shè)防，圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小，使梁柱的線剛度比加大，把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱的約束彎矩，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強度必然不足，從而使柱子與梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性鉸。這樣在正常使用情況下，柱子已開始帶鉸工作。影響了房屋的耐久性，這樣的結(jié)構(gòu)遭遇地震時，將會倒塌，這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設(shè)計原則。

4在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，只注意了橫向框架的設(shè)計而忽視了縱向框架的設(shè)計

現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求，水平地震作用應(yīng)按兩個主軸方向分別計算，各方面的地震作用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來承擔(dān)。就是說，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計者對以上非抗震設(shè)計，只按縱向的普通的連續(xù)梁進行設(shè)計，梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法滿足框架的構(gòu)造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實際設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。

5懸挑梁的梁高選用過小

設(shè)計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算，而忽略了對梁撓度的驗算。梁高選用過小，引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過高，在正常使用狀態(tài)下，梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變，梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度隨著挑梁變形的加大而加寬，影響了房屋的正常使用。挑梁的截面過小對結(jié)構(gòu)的抗震也很不利。懸挑結(jié)構(gòu)對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時，截面的相對受壓區(qū)高度較大，梁的延性減小，在豎向地震作用下易發(fā)生脆性破壞，失去承載力。

結(jié)語

隨著城市化進程的加快和人們物質(zhì)生活水平的提高，對于建筑的標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。建筑的結(jié)構(gòu)在整體建筑中發(fā)揮著重要的作用，承載著整個建筑的荷載，所以對于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要全方位的考慮，做好前期的準(zhǔn)備工作，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。在工作的過程中，要秉持認真嚴(yán)謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，設(shè)計出完美的設(shè)計圖，確保建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與搭配符合標(biāo)準(zhǔn)，為建筑的質(zhì)量奠定堅實的基礎(chǔ)。

篇8

2.1創(chuàng)建優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型

首先需要科學(xué)、合理地設(shè)計變量。一般情況下，主要的變量是對建筑本身結(jié)構(gòu)造成影響的重要參數(shù)。對于部分由局部性有關(guān)要素就可以使設(shè)計要求得到滿足或者變化范圍很小、影響也較小的參數(shù)，通常可采用預(yù)定參數(shù)加以表示，不僅可以使計算數(shù)量與設(shè)計數(shù)量減少，而且有關(guān)的編程工作量也會減少，有助于工作效率的提升。其次，要確定目標(biāo)函數(shù)。在優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，為減少整體的工程造價，需要找到失效的概率函數(shù)與尺寸符合預(yù)定條件的鋼筋截面積。最后，要合理確定約束條件。

2.2合理優(yōu)化設(shè)計有關(guān)的方案

將可靠度作為優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)時，一般約束條件較多，還可能出現(xiàn)非有關(guān)的非線性問題，因此在計算過程中，需要學(xué)會適當(dāng)轉(zhuǎn)換，將有約束的優(yōu)化向無約束轉(zhuǎn)化，可采用拉氏乘子法等計算。

2.3相關(guān)應(yīng)用程序的設(shè)計

無論是將可靠度作為優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù)，還是運用有關(guān)的計算方式進行設(shè)計，為了有效達到相應(yīng)的效果，都要將這些因素編纂為具有科學(xué)性、綜合性、功能全面、運算速度較快的應(yīng)用程度，從而高效、全面地實施整個優(yōu)化設(shè)計方案。

2.4綜合分析結(jié)果

得到相關(guān)計算結(jié)果后，需要分析與比較其必要性，進而選出最適合的設(shè)計方案。進行分析時，應(yīng)當(dāng)對有關(guān)問題進行全面考慮，多角度分析相應(yīng)的問題，確保所選設(shè)計方案的合理性，增強房屋建筑整體的實用性、安全性和美觀性，與此同時還不會導(dǎo)致工程的資金投入增加。優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)要求我們同時兼顧經(jīng)濟節(jié)約與施工技術(shù)要求，做到全面考慮，科學(xué)配置，實現(xiàn)預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1房屋建筑的局部性和整體性優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)通常都具有復(fù)雜性與層次性的特點，在設(shè)計時需要分別考慮建筑的安裝體系。結(jié)構(gòu)相關(guān)體系和整體設(shè)計體系等，其中每一個體系又會延伸出若干個下屬體系，設(shè)計者在設(shè)計房屋時需要優(yōu)化下屬系統(tǒng)，將橫向關(guān)聯(lián)性沖破，達到疊加工程的效果；在復(fù)雜性方面，涉及到建筑零部件、材料等的選擇，需要從整體著手，實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化的目的。

3.2階段性優(yōu)化、建筑壽命與樁基礎(chǔ)的優(yōu)化

當(dāng)建筑工程未超過使用年限時，房屋設(shè)計者需要根據(jù)不同階段特點，結(jié)合實際情況確定優(yōu)化方式，實施階段性優(yōu)化，延長建筑的整體壽命，在確保建筑質(zhì)量的同時還能增加經(jīng)濟效益。預(yù)制樁與灌注樁都屬于建筑樁基礎(chǔ)，在整體施工時，后者的操作技巧復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，耗時較長，所以在滿足沉降標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可與預(yù)制樁施工相結(jié)合，使工序減少。需要注意的是，在樁基逐漸加深會增大土壤對樁基的摩擦力，所以一定要采用長度足夠的預(yù)制樁。

3.3良好協(xié)調(diào)建筑優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，需要實現(xiàn)建筑整體平面和整體結(jié)構(gòu)緊密配合的效果。打造簡潔的建筑系統(tǒng)，支柱和墻體不可發(fā)生錯位等情況，截面面積和高度要相同。設(shè)計樓體時，由于轉(zhuǎn)角區(qū)域自身受力較多，所以需要將承重材料選為高強建材，起到降低自重的效果。確保建筑整體的質(zhì)心、剛心和重心正確交疊，避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

3.4良好協(xié)調(diào)排水系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

專門用來管理排水系統(tǒng)的房間中機械設(shè)備很多，有較大的荷載強度與荷載能力。因此最好在地下室放置這些設(shè)備，確保管道預(yù)留深度，預(yù)留尺寸和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相符合，加固樓板的鉆孔位置。注意避免梁或柱被水平方向的管線貫穿，妥善加固有管道穿過的墻體，協(xié)調(diào)好管道網(wǎng)與結(jié)構(gòu)設(shè)置，避免管道繞梁或繞柱。

3.5良好協(xié)調(diào)電氣優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在樓板、墻體等地方或金屬管體外部以導(dǎo)線的形式安裝電器管線，會增加預(yù)制結(jié)構(gòu)施工的難度。因此，若想在梁體中穿過管線，需要提前將相應(yīng)的孔洞預(yù)留在梁體上，確保梁體寬度等于有關(guān)墻體的[3]寬度。設(shè)計者需要單獨分析和計算電梯部分的建筑，提高設(shè)計的安全性及合理性，保證施工質(zhì)量。

篇9

Keywords: structure design, structure, optimization method

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的理論概述

1.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的理念及意義

在進行工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，除了要考慮設(shè)計對象的基本使用功能和兼顧其安全適用性以外，還應(yīng)盡可能將設(shè)計對象設(shè)計的更加完美，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化問題。定義為工程結(jié)構(gòu)在滿足約束條件下按預(yù)定目標(biāo)求出最優(yōu)方案的設(shè)計方法。隨著我國社會精神文明建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對于居住環(huán)境精神領(lǐng)域的追求已然形成一種時尚。對于人居環(huán)境的改善，其根本主要體現(xiàn)為美觀與結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)、配合，使得建筑工程滿足美觀的同時也能實現(xiàn)在經(jīng)濟規(guī)劃方面的實際意義。

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的內(nèi)容主要是通過對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案、維護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等其他結(jié)構(gòu)綜合進行設(shè)計的過程。在整個過程之中強調(diào)的是一切從實際出發(fā)，緊貼工程進度、發(fā)展的實際情況，以控制工程造價成本為中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理念。

1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實踐價值

與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，在設(shè)計中采用優(yōu)化方法可以使建筑工程造價降低5%~30%，可以盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用能充分利用材料性能，對結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個單元進行協(xié)調(diào)，規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)安全度，為建筑整體布局提供合理決策。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的步驟

(1)整體優(yōu)化模型

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法一般從三個方面展開。第一，選擇設(shè)計變量。在設(shè)計過程中將所要選擇的描述結(jié)構(gòu)特性的參數(shù)確立為設(shè)計變量，比如目標(biāo)控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。而將那些變化范圍不是很大或者對設(shè)計要求而言局部設(shè)計考慮就能滿足設(shè)計要求的參數(shù)確立為預(yù)定參數(shù)，這樣做可以大大減少計算、編排、設(shè)計的工作量。第二，確定目標(biāo)函數(shù)。尋求一組可以滿足預(yù)定條件的鋼筋截面積和截面幾何尺寸以及是小概率，已達到總費用最小。第三，確定約束條件。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的約束條件包括強度和穩(wěn)定約束、截面尺寸約束、結(jié)構(gòu)整體約束、構(gòu)建單元約束、正常使用狀態(tài)下的變量從上限到下限的約束條件等。在設(shè)計時，若要使結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實際房屋工程，則必須通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中實際約束條件與目標(biāo)約束條件相比較，保證每項約束條件都能符合規(guī)范，實現(xiàn)最優(yōu)。

(2)設(shè)定優(yōu)化設(shè)計計算方案

由于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中適用性優(yōu)化問題較為復(fù)雜，屬于多變量、多約束非線性優(yōu)化問題，所以在計算當(dāng)中，通常是將有約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束來求解。其中可以利用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計計算方法有拉式乘子法、復(fù)合形法等。

(3)進行程序設(shè)計

根據(jù)在以上整體優(yōu)化模型和選擇優(yōu)化設(shè)計計算方案的基礎(chǔ)上進行編制，做出功能齊全、運算快速的綜合程序。

(4)結(jié)果分析

在得出計算結(jié)果后，對結(jié)果進行分析，最終確定理想的優(yōu)化設(shè)計方案。

筆者以上敘述了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的步驟，考慮到建筑工程投資數(shù)額巨大，涉及范圍較廣，所以在具體執(zhí)行過程中應(yīng)當(dāng)從多角度全方位的考慮問題。正確處理技術(shù)與經(jīng)濟之間的關(guān)系，不能僅僅為了節(jié)約資金就忽視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)、方法。在設(shè)計中不但要保證技術(shù)上的合理要求，還應(yīng)控制投資不被浪費。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在實際應(yīng)用中主要是在不改變房屋建筑使用性能的前提下，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)達到降低工程成本、提高經(jīng)濟性的目的。一般應(yīng)用在建筑的整體設(shè)計、前期設(shè)計以及抗震設(shè)計等各個階段，在以下筆者分為三方面逐一進行論述。

3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)注重前期參與

房屋建筑項目屬于長期的投資計劃過程，所以說在實際當(dāng)中非常容易受到影響，故而前期方案就顯得尤為重要。目前存在的主要問題就是設(shè)計人員在前期方案階段忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，在設(shè)計中不考慮建筑結(jié)構(gòu)的合理性，這樣持續(xù)下去在后期必然會因為增加結(jié)構(gòu)設(shè)計困難而加大成本投入。要知道前期方案的確定的好會會直接影響到總投資成本的高低，所以在前期方案階段使優(yōu)化設(shè)計參與其中，能夠有效避免投資過多所造成的浪費。

3.2概念設(shè)計優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用

對于同一建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的布置上均會出現(xiàn)多種不同的情況，即就是幾經(jīng)確定了建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計布置，在不同種荷載情況下也存在著不同的分析方法。而且在分析的過程中，設(shè)計的參數(shù)、材料、荷載、承載能力的取值都不是唯一的。尤其是建筑物細部結(jié)構(gòu)問題的處理更是復(fù)雜多變。應(yīng)對以上問題要想單純利用計算機是無法實現(xiàn)的，作為工程設(shè)計人員就必須根據(jù)自己的判斷展開設(shè)計，但是這種判斷只適用于一般規(guī)律指導(dǎo)下進行，所以說概念設(shè)計優(yōu)化方法在沒有具體數(shù)值量化的情況下作為輔依據(jù)，可以避免設(shè)計偏差，從而達到最佳效果。

3.3概念設(shè)計處理的實際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

在這一問題上我們所希望的是通過概念設(shè)計，能使房屋建筑工程結(jié)構(gòu)在遭遇各種外力作用下不受破壞會將破壞程度降到最低，因此對可能遭遇的破壞因素進行分析就顯得尤為重要，這里必須提到的一個因素就是地震，因為地震無法預(yù)測而且破壞力極強，所以在對房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計中就應(yīng)當(dāng)考慮到工程區(qū)域在歷史上的地震活動情況和自然災(zāi)害發(fā)生情況，根據(jù)這些未雨綢繆，從計算及構(gòu)造等各個方面入手采取一些提高抗震、抗災(zāi)害的措施辦法。若要構(gòu)建這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)防思想，就必須把概念設(shè)計作為重點。

4結(jié)束語

綜上所述，可以說對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的研究是一項非常復(fù)雜的綜合性問題。我前邊增提到，安全、適用、經(jīng)濟、美觀、便與施工等五種效果是房屋設(shè)計優(yōu)化的原則，但是這五種效果之間又相互獨立、相互矛盾。所以盡管在結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用的今天，如何使這五種因素更好的融合仍然需要我們在以后的應(yīng)用實踐中多探索、多積累，達到一種用最低造價實現(xiàn)最佳效益，既美觀又合理，魚和熊掌兼得的設(shè)計效果。

參考文獻：

[1]張炳華.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[M].上海.同濟大學(xué)出版社.2008，34-36.

篇10

Keywords: houses; Structure design; Optimization analysis

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化就是最大程度上利用有限的資源和空間，以最低的工程造價，實現(xiàn)房屋安全性、經(jīng)濟性、適用性和美觀性等的綜合最優(yōu)化[1]。采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，在使房屋內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的同時，有效降低工程的造價。房屋建設(shè)是一項投資巨大的工程，因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計必須要全方位且多角度地考慮各方面的因素，正確處理房屋經(jīng)濟性與技術(shù)功能的對立統(tǒng)一關(guān)系。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要盡量避免以下兩種情況：一是過分強調(diào)經(jīng)濟性，重視資金節(jié)約和減低造價，忽略房屋設(shè)計的技術(shù)、功能要求。二是過分強調(diào)房屋的技術(shù)和功能，忽略房屋的造價，造成資金的浪費。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及意義

1. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法分為對房屋的分部結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法和對房屋總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法[2]。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化一般包含以下幾個方面的內(nèi)容：對房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行優(yōu)化；對房屋頂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行優(yōu)化；對房屋的護圍支撐結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化以及對房屋總體設(shè)計結(jié)構(gòu)及細節(jié)部分進行優(yōu)化；最重要的是在房屋設(shè)計要求及設(shè)計規(guī)范內(nèi)，在滿足房屋功能及技術(shù)要求的前提下，合理降低工程造價，即對房屋的造價進行最優(yōu)化設(shè)計。

2. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義在于可以最大程度地充分利用資源與空間，高效利用材料與設(shè)備，使房屋結(jié)構(gòu)功能合理、協(xié)調(diào)，安全可靠。實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的“安全性、適用性、經(jīng)濟性、美觀性”的最優(yōu)化設(shè)計。

二、房屋設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)

1.概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化相結(jié)合

概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)就是設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計的一般規(guī)律和實踐經(jīng)驗，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的多種方案進行分析并擇優(yōu)選擇方案的過程。建筑物的結(jié)構(gòu)布置，房屋細節(jié)部位的處理，載荷的確定及儀器設(shè)備參數(shù)的選取等都需要設(shè)計人員進行概念設(shè)計。概念設(shè)計需要設(shè)計人員對方案進行全面的、綜合的分析，從而選擇出最佳方案。

2. 概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與實際建筑的設(shè)計問題相結(jié)合

在地震等不可預(yù)期的自然災(zāi)害中，房屋一旦倒塌或損壞，將會對人們的生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。對房屋的抗震設(shè)計而言，概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)尤為重要。因為地震發(fā)生的復(fù)雜性和強度的不確定性，使得計算設(shè)計很難進行。而概念設(shè)計是綜合考慮決定抗震性能的各種因素和造價因素，選擇抗震性和經(jīng)濟性最強的方案[3]。房屋抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的指導(dǎo)思想是小震不壞、中震可修、大震不倒的分類設(shè)防抗震思想和多道設(shè)防思想。多道設(shè)防思想是指在發(fā)生大地震時，先破壞房屋次要的結(jié)構(gòu)，消耗地震能量，盡量保證房屋的主體結(jié)構(gòu)不遭到破壞。通過概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合房屋建筑的實際情況，使房屋在各種不確定的外部災(zāi)害的作用下避免坍塌和損壞，盡量將損壞程度及經(jīng)濟損失減小到最低。

三、房屋設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的步驟

1.構(gòu)造結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型。

設(shè)計優(yōu)化模型的構(gòu)造一般分為三步進行。第一步是選擇合適的設(shè)計變量。一般選擇對建筑結(jié)構(gòu)影響較大的參數(shù)變，這樣可以有效簡化設(shè)計工作和減少計算量。第二步是確定目標(biāo)函數(shù)。在滿足設(shè)計要求及規(guī)范的條件下，使房屋設(shè)計的造價最小。第三步是確定約束條件。約束條件包括各個方面，比如應(yīng)力約束條件、強度約束條件等。

2.選定結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。

房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化問題是多變量、多約束條件的非線性優(yōu)化問題。在計算過程中，需要先將問題轉(zhuǎn)化為無約束條件的線性優(yōu)化問題。[4]一般來說，房屋設(shè)計優(yōu)化問題的求解過程比較復(fù)雜，需要通過計算機編程來實現(xiàn)。

3.進行計算機編程

根據(jù)建立的模型及優(yōu)化方案，進行計算機編程。計算機編程應(yīng)選擇運算速度快且功能較全的編程軟件。在編程時要選擇合適的方法，需考慮的因素有：編寫及形成程序所需花費的工作量及其他代價；解出所要求的最優(yōu)化問題，計算機執(zhí)行程序所花費的時間和費用；程序預(yù)期的可靠性，即是否有把握達到所期望的結(jié)果；程序的通用性，即是否可以用它來解決其他問題。總之，應(yīng)從經(jīng)濟效益出發(fā)，選擇合適的方法，使程序達到最優(yōu)的預(yù)期結(jié)果。

4.結(jié)果分析

通過結(jié)果分析，選出最佳的優(yōu)化設(shè)計方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化應(yīng)綜合考慮各種因素，以期達到安全、經(jīng)濟與實用的綜合最優(yōu)化。

四、房屋設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性

1.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中用地面積方面的經(jīng)濟性

隨著時代的發(fā)展，我國大中型城市出現(xiàn)了大批高層甚至超高層建筑結(jié)構(gòu)。此類房屋建筑的總面積是各層建筑的面積之和。因此，房屋層數(shù)越多，單位面積的房屋占用的建筑土地面積越小。但是隨著房屋層數(shù)的增多，房屋設(shè)計的總高度也會增加，這導(dǎo)致相鄰建筑的日照距離增加，使一定建筑面積房屋的總數(shù)目減少。此外，房屋層數(shù)越高，需要的投資越高，抗震設(shè)計難度及造價也顯著增大。綜上，單位房屋用地面積并不總是隨著房屋層數(shù)的增大而提高。因此，通過優(yōu)化設(shè)計，綜合考慮安全性和經(jīng)濟性等各個方面問題，選出最佳的房屋建筑層數(shù)。

2.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中造價方面的經(jīng)濟性

由于房屋的建筑層數(shù)直接影響單位面積房屋占用的建筑土地面積，則房屋建筑層數(shù)也會直接影響房屋單位面積的造價，進而影響整個建筑的經(jīng)濟性。隨著房屋設(shè)計的層數(shù)增加，房屋建筑的墻、柱的等承重結(jié)構(gòu)的載荷增大，抗震設(shè)計方面的造價會顯著增大，導(dǎo)致房屋建筑單位面積的造價升高[5]。此外，無論建筑物層數(shù)是多少，建筑物頂部的面積不會改變。因此，隨著房屋層數(shù)的增高，建筑物頂部單位面積的造價會降低。房屋的公共基礎(chǔ)部分是建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分。房屋層數(shù)增大，基礎(chǔ)承受的載荷也會相應(yīng)增大，導(dǎo)致造價的升高，同時，房屋建筑的總面積也顯著增大。一般來講，房屋建筑基礎(chǔ)單位面積的造價會隨著層數(shù)的增加呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。綜上所述，需要采用設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，選取最適的建筑設(shè)計層數(shù)。

3.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性

由上面的分析可知，隨著建筑層數(shù)的增加，住宅的墻體及柱體等支持結(jié)構(gòu)的面積會增加。這會使住宅的水、電、天然氣等的管線長度增加，增加造價。相反，降低建筑物層數(shù)，一方面可以節(jié)約材料，有利于抗震設(shè)計，另一方面，可以減少房屋建筑的總高度，進而減少相鄰建筑物之間的日照距離，使有限建筑面積可建設(shè)的房屋總數(shù)目增加。

五、結(jié)束語

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化需要全方位、多角度地考慮各種因素，以達到安全性、適用性、經(jīng)濟性和美觀性的綜合最優(yōu)化。這幾個方面是矛盾統(tǒng)一的關(guān)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化就是找到其最佳組合方式。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化要求我們在實踐中善于思考、敢于探索，努力實現(xiàn)用最低的造價實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益的優(yōu)化目標(biāo)。

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.2009.

[2] 鄒俊. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)實應(yīng)用[J], 應(yīng)用技術(shù), 2010.

篇11

針對建筑進行評價的指標(biāo)比較多，同樣的，針對建筑性能評價的指標(biāo)也多種多樣。一般的來講合格的、高質(zhì)量的建筑，外觀應(yīng)當(dāng)是美觀且大氣，同時整個房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)完整、質(zhì)量上乘，所使用的材料也相當(dāng)考究。針對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量好壞、水平高低進行評價，對于整個建筑功能性的發(fā)揮以及整個建筑的后期使用均有著巨大的意義。所以，有必要針對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念進行分析，對傳統(tǒng)的設(shè)計理論進行優(yōu)化和改良，以現(xiàn)代化的審美標(biāo)準(zhǔn)來提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的水準(zhǔn)，促進我國建筑事業(yè)和相關(guān)設(shè)計行業(yè)的不斷發(fā)展。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的基本理論

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，是一項技術(shù)含量很高的專業(yè)性活動。設(shè)計人員在進行具體房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)兼顧建筑物的各種性能指標(biāo)，包括使用價值指標(biāo)、美學(xué)價值指標(biāo)等。建筑物的功能價值，指的是建筑物作為人們的日常住所必須具有的遮擋風(fēng)雨、抗溫度變化等基本功能；建筑物的審美價值，指的是建筑物的外形要美觀、結(jié)構(gòu)搭配要協(xié)調(diào)，從而給人以美的享受。設(shè)計者不僅要考慮到房屋的基本性能，還要考慮到房屋的結(jié)構(gòu)搭配以及美學(xué)價值的大小。在這樣的設(shè)計理念指引下，設(shè)計者就要從擬定的多種方案中選擇一種最佳方案，以實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合目標(biāo)。我們可以將這個方案篩選過程用科學(xué)化方式加以表達，運用建筑學(xué)和相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，在許多種設(shè)計方案中，選擇一種與設(shè)計目標(biāo)最相符的、最能體現(xiàn)居住著需要的設(shè)計方案。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，指的是在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，要改革設(shè)計理念，應(yīng)用科學(xué)、先進的設(shè)計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達到最佳效果的設(shè)計方法。建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，要將建筑物的各個部分完美組合在一起，使建筑物發(fā)揮最佳的功能，并不是一件容易的事情。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，具體包括建筑區(qū)中各個部分結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，以及建筑物整體設(shè)計結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在這兩個部分中，建筑區(qū)整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化顯得更為重要，因為整體是各個部分的綜合，在完善房屋高性能方面發(fā)揮著更大的作用。具體來說，建筑物整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化包括房屋頂部設(shè)計的優(yōu)化、房屋設(shè)計的優(yōu)化，以及房屋細節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。在這三個大部分中，還可以細分出型號選擇、布局設(shè)置、受力研究、價格衡量等較小的設(shè)計項目。在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者還要緊密結(jié)合建筑工程的實際情況，努力實現(xiàn)房屋建造的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

在確保房屋結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的前提下，設(shè)計者要大膽創(chuàng)新，敢于探索新型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計者要平衡房屋使用者和建造者的利益，充分考慮房屋建筑工作者的意見；在滿足建筑物建造者需求的基礎(chǔ)上，尋求新式的房屋結(jié)構(gòu)布局方法。

具體而言，房屋的平面結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)憑證，體現(xiàn)出建筑物的對稱美，并盡量減小平面建造質(zhì)量與房屋剛性結(jié)構(gòu)要求之間的差異，使得房屋在承受較大的水平方向作用力時，不至于發(fā)生結(jié)構(gòu)性的扭曲；在滿足居住著使用要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計者應(yīng)將房屋的承重結(jié)構(gòu)設(shè)計成豎直貫通的形式，以便增強房屋對豎直方向壓力的承受能力；盡量不更換房屋原有的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。因為一旦更換這些結(jié)構(gòu)，就會消耗大量的建筑原料，不符合房屋建設(shè)的經(jīng)濟性的要求，還不比較容易造成外來壓力集中于某一個承受點上的現(xiàn)象；豎直方向的剛性程度設(shè)計要遵循漸變規(guī)律，避免剛性結(jié)構(gòu)角度的突然改變。否則，角度突變的部位在受到強烈的水平壓力時，不容易轉(zhuǎn)移壓力，這對于房屋整體抗壓性能的提升是很不利的。

三、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法概述

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，造價是極為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，也是整個工程中比例極為重大的問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的選用對于造價控制極為關(guān)鍵，可以產(chǎn)生客觀的經(jīng)濟效益。為此，建筑設(shè)計部門和有關(guān)工作人員在工作中必須要遵守經(jīng)濟、適用、合理、科學(xué)的設(shè)計原則，精心設(shè)計，采取科學(xué)的現(xiàn)代化技術(shù)手段制定出能夠滿足建設(shè)設(shè)計、工作要求的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)降低工程造價、取得工程最大經(jīng)濟效益的目的。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)分析

在剛從事建筑工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，除了考慮到設(shè)計對象的基本使用功能以及安全可靠性之外，還應(yīng)當(dāng)在工作中考慮到將它作為設(shè)計對象來進行分析，使得其盡可能的達到完美。這就是工程和結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化問題，是一個用科學(xué)的語言來描述的問題。對于利用確定的數(shù)學(xué)方法，在所能的設(shè)計方案的集合中搜索出可以讓人滿足、達到預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)的方案。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法從建筑理論上進行分析，主要是體現(xiàn)房屋工程分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計兩個不同的方面。其中房屋結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計則是一個涵蓋了房屋系統(tǒng)的設(shè)計、房屋圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、房屋選型設(shè)計、房屋布置、房屋受力分析以及地面工程等多個環(huán)節(jié)的復(fù)雜工作。而局部設(shè)計主要是指對房屋某一部位和分項工程進行優(yōu)化和改進的結(jié)果。

2.房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的意義

就一個建筑工程項目而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以達到降低工程造價、提高工程效率的效果，而且對于實現(xiàn)房屋的美觀性、實用性以及室內(nèi)空間的個性化布置有著重要的意義。在建筑市場上，每一個單位和企業(yè)都希望工程在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠效益的基礎(chǔ)上，最大限度的減少和降低建筑結(jié)構(gòu)的近期投資，同時保證建筑物的節(jié)后可靠性、科學(xué)性，也只有這樣，才能夠在工作中實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展以及更多的市場經(jīng)濟效益。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)使用于實踐之中的一個廣泛課題，是建筑工程項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計、抗震設(shè)計等多個部分環(huán)節(jié)組成，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法不改變使用性能的前提降低工程造價，已取得巨大的經(jīng)濟效益。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化前注重事項

結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，前提方案時明確設(shè)計方案目標(biāo)的前提，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機構(gòu)設(shè)計并不進行參與，設(shè)計者進行建筑設(shè)計時大多不考慮結(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.直覺優(yōu)化（概念設(shè)計優(yōu)化）技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

直覺設(shè)計用于沒有具體數(shù)量的情況下，由于不確定性和計算難度大等差異，在對于統(tǒng)一建筑方案，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、荷載的取值也不是唯一的；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)計的一半規(guī)律指導(dǎo)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。

3.概念設(shè)計處理的實際建筑設(shè)計問題

概念設(shè)計所要處理的問題是不確定的，多種多樣的，例如一些抗震能力。但可以肯定的是希望通過概念設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或是破壞程度降至最低。因此，分析如何應(yīng)付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，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，不利于抗震的做法則應(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。

五、結(jié)束語

綜上所述，只有合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，不但可以滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，還能節(jié)約工程成本，因此在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，合理的設(shè)計方案極其重要。但是建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計非常復(fù)雜，且具有很強的綜合性，因此必須深入研究對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法。

參考文獻：

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Keywords: structural design optimization techniques; Structural Design; application strategy.

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著我國房屋建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，更多的高層房屋建筑拔地而起，這就為房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員提出了艱巨的挑戰(zhàn)，如何有效提高房屋結(jié)構(gòu)的可靠性、降低房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的成本，成為相關(guān)工作人員積極思考的問題。另外，建筑市場的發(fā)展同樣帶動著建筑材料市場的發(fā)展，更多的新型建筑材料被廣泛地應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，起到重要的作用。在此背景下，傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)以及不能滿足房屋結(jié)構(gòu)的發(fā)展，需要設(shè)計人員積極優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，以促進房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計有效性的提高。

一、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

一般來說，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行房屋設(shè)計過程中，需要利用適宜的設(shè)計理念與設(shè)計方法，對房屋結(jié)構(gòu)的形勢、構(gòu)件尺寸、布局等進行科學(xué)地設(shè)計，從而滿足房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求。在建筑方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計就要進入配合，結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性是否合理在方案階段就決定了大部分。經(jīng)濟性不是“抽”鋼筋，不是為省鋼筋而省鋼筋，也不是犧牲結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，是在保證結(jié)構(gòu)的安全，合理受力的前提下，并滿足規(guī)范要求的“低值”配筋。隨著設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，但是卻存在著一些問題需要設(shè)計人員提高重視。

第一，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計受到多重因素的影響，致使設(shè)計人員在設(shè)計過程中，所優(yōu)化的目標(biāo)只能夠滿足一個或者幾個方面的要求，不能同時滿足整個工程的需求。設(shè)計人員利用計算機軟件來優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，同樣受到設(shè)計進度、建筑功能等因素的制約，使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化目標(biāo)無法達到最佳。

第二，一些房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行技術(shù)優(yōu)化過程中，通常是從小處著眼，即對房屋結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面進行優(yōu)化，從而忽視了結(jié)構(gòu)尺寸與構(gòu)件截面在結(jié)構(gòu)整體中的作用。因此，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中，不能僅僅優(yōu)化結(jié)構(gòu)的尺寸與構(gòu)件截面，還要考慮結(jié)構(gòu)的整體性，比如房屋周邊的梁柱截面有時候不是單純的為了滿足計算配筋的要求，而是保證結(jié)構(gòu)整體更好的抗扭能力，以保證房屋建筑整體的穩(wěn)定性與可靠性。

第三，隨著人們對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的不斷提高，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的變量也在不斷增加。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須提高重視，以提高優(yōu)化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用的效率。但是，傳統(tǒng)的設(shè)計算法已經(jīng)不能滿足房屋優(yōu)化設(shè)計的要求，需要設(shè)計人員針對問題，提出創(chuàng)新的設(shè)計算法，以提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的有效性。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者不僅要考慮房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，同時還要考慮其經(jīng)濟性與合理性，盡量創(chuàng)新設(shè)計理念與方法，合理地選用新型的輕質(zhì)建筑材料，盡量降低結(jié)構(gòu)的自重，由F=ma可知，質(zhì)量越大，吸收的地震力越大，所以采用輕質(zhì)材料對抗震有利。努力地將結(jié)構(gòu)設(shè)計做到最合理、最經(jīng)濟、最科學(xué)、最可靠，從而最大限度地滿足使用者對房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟等的要求。因此，筆者基于多年的理論研究與設(shè)計經(jīng)驗，對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略進行探討，希望能夠與同行共同提高。

（一）概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)

在工作人員對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析過程中，往往需要根據(jù)設(shè)計中所使用的建筑材料、結(jié)構(gòu)荷載、設(shè)計因數(shù)等進行分析，同時考慮離散變量的作用，以保證設(shè)計技術(shù)應(yīng)用的有效性。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以利用概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，在遵循房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計普遍規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合多種設(shè)計方案與設(shè)計經(jīng)驗，調(diào)整房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中不足的部分，創(chuàng)新設(shè)計方法，從而提供概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用效率。

（二）具體結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用

第一，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用何種鋼筋強度對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性有很大影響，比如在剪力墻約束邊緣構(gòu)件區(qū)箍筋的強度等級直接決定著鋼筋的用量，由于采用三級鋼，規(guī)范要求的體積配箍率較小。三級鋼比一級鋼節(jié)省。但在剪力墻強身配筋不一定采用三級鋼就比一級鋼省，原因在于剪力墻墻身基本上是構(gòu)造配筋，只要滿足規(guī)范要求的最小配筋率要求即可。這時采用一級鋼或者二級鋼要比三級鋼省。再來談?wù)剺前澹☉姨舭宄猓╀摻畹燃壍倪x擇，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010》8.5.1條的注2的規(guī)定，當(dāng)采用HRB400其最小配筋百分率允許采用0.15和45ft/fy中的較大值。通常樓板的混凝土強度等級不大于C35，筆者現(xiàn)在以混凝土強度等級為C30，鋼筋強度為HRB400，板厚100mm舉例說明，45*1.43/360=0.178%,要小于普通的受彎配筋率0.2%，由此可見樓板鋼筋采用三級鋼筋或者更高級別的鋼筋更加經(jīng)濟。

第二，在抗震區(qū)房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，體型規(guī)則與否，直接影響到結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性，如房屋的高寬比較大，平面的凹凸不規(guī)則，是否轉(zhuǎn)換等等。另一方面，目前結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件對填充墻給結(jié)構(gòu)帶來的剛度貢獻考慮的不夠完善。通常都是采用周期折減系數(shù)來模擬填充墻的多少。填的數(shù)值大小直接影響到地震力的大小，這勢必會給經(jīng)濟性帶來一定影響。軟件采用全樓統(tǒng)一的周期折減系數(shù)不盡合理。這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員從結(jié)構(gòu)抗震概念上給予適當(dāng)?shù)募訌姡ㄈ缡讓蛹芸諏拥龋?/p>

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的重要性

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，是我國房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展的表現(xiàn)，也是建筑事業(yè)發(fā)展的需要。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，可以有效地提高房屋結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性與經(jīng)濟性。（1）隨著房屋建筑層數(shù)的增加，對房屋地基承載力的要求也將相應(yīng)提高，在應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)后，將有效增加房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與柱的承載力，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更加合理，房屋結(jié)構(gòu)的可靠性也隨之提高；（2）合理的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計將提高設(shè)計的經(jīng)濟性，主要表現(xiàn)在房屋建筑之間的日照間距減少，節(jié)約了土地資源；創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可以提高建筑材料的應(yīng)用效率，降低房屋建筑的成本，提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。

結(jié)語：

總而言之，房屋結(jié)構(gòu)作為房屋建筑的重要組成部分，在房屋建筑中起到支撐、保護的作用，房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量直接影響到房屋建筑的質(zhì)量。因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須改革設(shè)計理念與方法，積極進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化，從不同角度、多個層面對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，以彌補傳統(tǒng)設(shè)計中房屋結(jié)構(gòu)的不足，從而有效地提高房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，促進房屋結(jié)構(gòu)向著經(jīng)濟化、科學(xué)化、多樣化等方向發(fā)展。

參考文獻：

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篇13

1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法內(nèi)容及其原則

1.1概述。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如果要對設(shè)計方法進行優(yōu)化，這就勢必給工作人員帶來更多的問題，例如成本問題和建筑材料問題。這種情況下，就要求工作人員用最低的資金投入，進行房屋建筑設(shè)計的優(yōu)化。對優(yōu)化房屋建筑設(shè)計時，其優(yōu)化的內(nèi)容主要包括兩個內(nèi)容：①優(yōu)化整體的房屋建筑結(jié)構(gòu)；②優(yōu)化局部的房屋建筑結(jié)構(gòu)。而局部房屋建筑結(jié)構(gòu)主要就是對主體結(jié)構(gòu)、房頂結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等分別進行優(yōu)化設(shè)計。1.2原則。（1）使建筑具有安全性能。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是簡單的進行材料的節(jié)約，而是首先要確保房屋建筑結(jié)構(gòu)安全，然后利用專業(yè)知識，結(jié)合實際的房屋建筑情況，對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行科學(xué)合理的優(yōu)化，從而使得房屋建筑的設(shè)計趨于完善。（2）使建筑具有實用性能。對于房屋建筑優(yōu)化設(shè)計的另一個原則就是要確保建筑物的實用性，使得房屋建筑通過優(yōu)化設(shè)計具備更多的功能，滿足人們的實用與使用需求。（3）保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時保護環(huán)境。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的另一個原則就是要尊重環(huán)境，也就是說要注意環(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值。這個原則也是非常重要的一點，要求在進行房屋建筑優(yōu)化設(shè)計時，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(chǔ)上降低資金投入。根據(jù)以上原則，不難看出，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時必須保證其科學(xué)、安全、質(zhì)量要求。首先，充分重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計變量得到解決。主要針對相關(guān)的參數(shù)值和約束來控制參數(shù)值的選擇應(yīng)注意，而較小的將實現(xiàn)一個預(yù)定義的類型參數(shù)，可以有效地減少編程，提高效率，提高整體水平；然后是目標(biāo)函數(shù)的確定，這將對建筑作為一個整體的成本情況來理解。可以科學(xué)地確定約束條件，為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的具體應(yīng)用

2.1整體和局部優(yōu)化。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜層次性。首先要求在進行設(shè)計時要考慮設(shè)計、結(jié)構(gòu)、安裝等不同子系統(tǒng)及其下屬體系。在進行優(yōu)化設(shè)計時，綜合考慮各個子系統(tǒng)和下屬體系并且進行優(yōu)化；其次，由于在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)計到施工材料、構(gòu)建、配件等內(nèi)容，這就要求進行房屋建筑設(shè)計時，進行整體優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計算模型和優(yōu)化計算方案屬于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要組成部分。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的本質(zhì)就是在變量中提取重要的參數(shù)，根據(jù)上述所說參數(shù)建立函數(shù)模型，從而得到比較好的方案。一般來說，建立模型主要從以下方面入手：①合理選擇設(shè)計變量，這屬于重要內(nèi)容，而且在選擇變量設(shè)計會影響參數(shù)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(biāo)函數(shù)，首先要在符合函數(shù)的基礎(chǔ)上找到最優(yōu)解，才能確定目標(biāo)函數(shù)；其次，將約束條件確定下來，主要包含彈塑性、強度、應(yīng)力及尺寸等方面，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的同時，必須確保約束條件的范圍在規(guī)定的要求之內(nèi)，滿足設(shè)計的需求。2.2建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化。建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化，是在建立模型，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，保證科學(xué)合理性的基礎(chǔ)上，對建筑剪力墻進行優(yōu)化設(shè)計。首先，建立合理的剪力墻數(shù)量；其次，保。證剪力墻的整體質(zhì)量的統(tǒng)一性，保證其整體結(jié)構(gòu)的重心，減少地震等災(zāi)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，在滿足質(zhì)量的要求上減少墻的數(shù)量。2.3概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概念設(shè)計的應(yīng)用表明沒有具體的量化數(shù)據(jù)，例如，抗震防裂度，這種情況下沒有具體的量化的標(biāo)準(zhǔn)進行優(yōu)化設(shè)計，因此需要用到概念設(shè)計。但是在設(shè)計過程中，要求工作人員必須會合理且靈活運用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法。例如，在進行抗震設(shè)計時，可以根據(jù)房屋建筑的實際情況，選擇合理的抗震方法進行設(shè)計，方法不同，但是達到了相同的優(yōu)化目的。2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計中注重協(xié)調(diào)性設(shè)計。應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法，可以充分體現(xiàn)在協(xié)調(diào)方面。將建筑與整個平面之間的關(guān)系應(yīng)得到有效的加強，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中加以保護，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的外觀也應(yīng)體現(xiàn)。在設(shè)計過程中，墻、柱的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)來反映系統(tǒng)的簡單性，在各部門的高度可以充分的保護。2.5對計算結(jié)果進行分析，確定最優(yōu)設(shè)計方案。作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計中比較重要的部分，結(jié)果分析的意義不言而喻。在此過程中，要將計算數(shù)據(jù)結(jié)果進行詳細的分析，然后以數(shù)據(jù)中得到的信息為依據(jù)，制定優(yōu)化設(shè)計方案。另外，在優(yōu)化設(shè)計的過程中需要多方面考慮，尤其是各種阻礙因素，要對其進行控制，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠順利完成。此外，由于在施工建設(shè)過程中，涉及的人力、物理、財力較多，因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要目的就是合理降低上述指標(biāo)，從而保證建筑指標(biāo)不會受到影響。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注意：①找到建筑技術(shù)和經(jīng)濟之間的平衡點，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)所帶來的經(jīng)濟價值，充分意識到技術(shù)的進步和發(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(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的現(xiàn)實意義

3.1有利于降低工程總成本。現(xiàn)階段，高層建筑不斷增加，與普通多層建筑比較，主要的區(qū)別就是占據(jù)的土地面積比較小，占據(jù)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(shù)的增多，就容易造成樓與樓之間的不協(xié)調(diào)問題，占地節(jié)約量和建筑的層數(shù)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(jié)約量，要將占地面積、造價進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。另外，高層建筑并不會因為層數(shù)的增多增加樓頂，這就明顯的降低了成本，只是會增加樓層的基礎(chǔ)造價。3.2有利于加強建筑物的整體經(jīng)濟性能。隨著層數(shù)的不斷增加，建筑物必會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(jié)構(gòu)自重，電線、水管等管道等房屋配置會有所延長。相對來說，普通的多層建筑物能夠節(jié)省建材但不會影響抗震性能。此外，建筑物高度的不同勢必會影響墻面的范圍，這時候一般會選擇圓形建筑或者是接近方形的建筑，這樣外墻的周長系數(shù)就會相對減少，而且內(nèi)外裝修面積也會隨之減少，而且以上形狀有利于其受力的提高，在保證安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上增加了建筑的整體經(jīng)濟效益。

4結(jié)束語

綜上所述，參考實際情況，從多個方面，研究對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用，利用結(jié)構(gòu)理念和方法的不斷優(yōu)化，有效的提高建筑整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。希望本次的相關(guān)研究，可以對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化起到一定指導(dǎo)作用。

作者:胡必偉 單位:伊犁鼎軒建筑設(shè)計院有限公司

參考文獻：