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房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法與問題
屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟、適用、美觀的基本保障。
房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法與問題【1】
摘 要：房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟、適用、美觀的基本保障。
采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)資源的最大化利用，不僅降低工程成本，也提高了房屋的安全與質(zhì)量。
本文主要結(jié)合當(dāng)今我國房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀以及優(yōu)化設(shè)計理念，討論了實施優(yōu)化設(shè)計的原因，闡述了房屋優(yōu)化設(shè)計的具體體現(xiàn)以及優(yōu)化技術(shù)應(yīng)該遵循的基本原則。
關(guān)鍵字：房屋;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化技術(shù)
引言
目前，隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高，土地價格也在不斷上漲。
同時，人民對住房條件的需求也在不斷上升，因此，對開發(fā)商帶來的壓力也在不斷加大。
為了實現(xiàn)房屋建筑經(jīng)濟效益的最大化，就需要采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)資源的最大利用。
房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是指，采取科學(xué)合理的設(shè)計理念和技術(shù)方法來設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)，以最小的工程報價來最大化整體的建筑收益，提高房屋的質(zhì)量水平，使得企業(yè)也獲得較高的利潤等。
一、我國目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀以及實施優(yōu)化設(shè)計的原因
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對住房建設(shè)要求也越來越高。
同時，根據(jù)我國目前的基本國情，人口數(shù)量日益增長，住房面積需求量不斷加大。
因此，我國現(xiàn)階段住房建設(shè)主要以高層為主。
房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不僅能夠滿足當(dāng)今大眾的需求，更能為投資者減少建筑成本。
房屋建設(shè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須以建筑的安全性為首要原則，然后再進一步分析建筑方案，配合科學(xué)合理的設(shè)計理念，從而有效控制建筑工程造價，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。
根據(jù)近些年的數(shù)據(jù)資料顯示，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以為整項建筑工程節(jié)省30%-50%的費用。
但是，在實際的設(shè)計過程中，方案設(shè)計受自然因素的影響很大，很難發(fā)揮出其本身的優(yōu)越性。
例如，工程設(shè)計階段，施工方過多的縮短建筑設(shè)計時間，從而使設(shè)計效果達(dá)不到理想的要求，在縮短工程工期的同時也降低了工程設(shè)計質(zhì)量;建筑設(shè)計時，設(shè)計人員的經(jīng)驗不足，專業(yè)知識不完備，對一些設(shè)計軟件掌握的不夠精通;一些設(shè)計者在設(shè)計建筑時過度的關(guān)注部分結(jié)構(gòu)而忽視了整體方案等等，這些因素都會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不夠優(yōu)化。
因此，房屋建筑設(shè)計者必須科學(xué)合理的分析整體建筑方案，并設(shè)計出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，才能實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化。
二、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要體現(xiàn)在哪些方面
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化主要是采取合適的方法以及科學(xué)的設(shè)計理念來最大化的達(dá)到房屋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如：房屋結(jié)構(gòu)的合理布局、構(gòu)件大小、結(jié)構(gòu)框架等。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的基本理念是將建筑的具體部件以及整體布局進行分析，而頂柱、體形、層高以及拉力構(gòu)件等等都會影響建筑物的整體布局。
建筑構(gòu)件的布局、強度等級以及配筋構(gòu)造都是建筑物具體構(gòu)件的體現(xiàn)。
綜合以上因素，建筑方案結(jié)構(gòu)需要專業(yè)知識豐富且熟知設(shè)計規(guī)范的工程技術(shù)人員設(shè)計，而且在設(shè)計時必須充分考慮各構(gòu)件直接的受力特性，從而選取最優(yōu)的設(shè)計方案。
三、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)
(一)優(yōu)化技術(shù)的基本原則
在工程設(shè)計優(yōu)化過程中，必須以工程設(shè)計和工程價值為基本原則。
優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的最終目標(biāo)是充分利用建筑材料，實現(xiàn)建筑構(gòu)件利用的最大化。
優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅遵守建筑設(shè)計規(guī)范，更實現(xiàn)了當(dāng)今建筑的審美學(xué)和價值學(xué)。
通過深化改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而實現(xiàn)建筑功能更加協(xié)調(diào)完善，降低建筑成本，提高經(jīng)濟效益。
房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化必須從實際工程施工出發(fā)，結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)的具體情況，實現(xiàn)房屋建筑的結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計。
在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，必須依據(jù)設(shè)計意圖，采用平面設(shè)計布局，降低構(gòu)件質(zhì)量和剛度之間的差異，減小水平負(fù)載造成的房屋扭曲，在豎直方向上采用轉(zhuǎn)換層技術(shù)，有效地降低構(gòu)件的集中用力。
(二)優(yōu)化設(shè)計的基本的要點
1.依據(jù)設(shè)計規(guī)范
工程師在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時必須具備豐富的建筑設(shè)計經(jīng)驗以及熟知設(shè)計規(guī)范。
即依據(jù)科學(xué)的設(shè)計理念，將自身的優(yōu)化方案融于整個工程項目設(shè)計中去。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范更多是對于工程較大的項目，因而會造成某些規(guī)定過于保守。
另外，在工程設(shè)計比較特殊或復(fù)雜時，依據(jù)某些規(guī)定將會造成建筑物的不安全。
因此，這就要求設(shè)計師在建筑設(shè)計過程中必須具備良好的專業(yè)素質(zhì)以及清醒的思路、正確的判斷力，爭取將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計做到最優(yōu)。
優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)注重建筑構(gòu)件的細(xì)節(jié)優(yōu)化，如：建筑構(gòu)件的受力鋼筋，在滿足塑性的條件下盡可能的選擇性價比較高的產(chǎn)品，從而實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟、安全。
2.結(jié)構(gòu)師主動參與建筑設(shè)計
在工程施工前期以及施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)師的主動參與對整個房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化起到關(guān)鍵性作用。
在實際的工程施工過程中，建筑設(shè)計師往往不能夠?qū)φ麄�結(jié)構(gòu)體系進行很好的受力分析，即建筑結(jié)構(gòu)師的設(shè)計理念以及其自身具備的經(jīng)驗不能完全代替設(shè)計師的設(shè)計思想，同時，建筑與結(jié)構(gòu)上專業(yè)知識的隔閡也無法彌補。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師其豐富的工程設(shè)計經(jīng)驗以及專業(yè)設(shè)計理論，積極主動的為設(shè)計師出謀劃策，只有兩者的順利合作才能設(shè)計出更加優(yōu)秀的方案。
目前，我國的房屋建筑設(shè)計總是先從建筑的結(jié)構(gòu)布局開始，根據(jù)結(jié)構(gòu)承載負(fù)荷的不同分析所需的材料、參數(shù)等，往往這種分析方法是計算機所不能計算出的，它需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師充分論證整個建筑設(shè)計方案之后做出的判斷。
而這些判斷需依據(jù)實際工程實踐經(jīng)驗以及結(jié)構(gòu)設(shè)計所遵循的一般規(guī)律進行。
3.加強設(shè)計團隊之間的合作
優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)是一項整體而系統(tǒng)的工作，它需要團隊之間的協(xié)調(diào)合作。
現(xiàn)代建筑主要由結(jié)構(gòu)、設(shè)備、建筑三大要素組成。
因此，在工程施工過程中要明細(xì)團隊內(nèi)部分工，并做好團隊合作，只有這樣才能有機的結(jié)合各個構(gòu)件創(chuàng)造出更加完美的作品。
在建筑工程設(shè)計階段，房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計是不可分割的，只有協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系，才能設(shè)計出更加美觀大方的建筑方案，同時，又降低了建筑成本，簡化施工過程，達(dá)到既美觀又實用的建筑效果。
通常建筑設(shè)計師在設(shè)計建筑時，只是一味的要求設(shè)計方案的新奇，而忽略了建筑學(xué)中基本的力學(xué)關(guān)系，這樣設(shè)計出的方案往往在結(jié)構(gòu)設(shè)計上造成困難。
因此，團隊之間的協(xié)調(diào)合作是房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要保障。
4.優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，解決房屋抗震問題
房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅僅能降低建筑成本、增加建筑美觀、簡化施工過程，更能加強房屋的抗震作用。
通過房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，可以增加房屋抵抗外部作用的破壞，有效地降低房屋破壞程度。
因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，抵抗外界各種不良因素的影響成為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作的主要內(nèi)容。
在日常的外界不良因素中，地震是最難以預(yù)測且對房屋建筑物破壞最強的，所以在房屋計算及構(gòu)造上必須加強抗震措施。
如：房屋構(gòu)件剛度的對稱性以及均勻性都可以有效的緩解地震對建筑物的破壞;多道防設(shè)設(shè)計理念可以有效緩沖特大地震對房屋主構(gòu)件的破壞。
以上這些設(shè)計思想都是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容。
四、總結(jié)
工程造價對整個工程項目的經(jīng)濟效益起著關(guān)鍵性作用，因此優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅可以降低整個工程的造價成本，更能提升整體房屋的安全級別。
結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑設(shè)計的協(xié)調(diào)配合，充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢，設(shè)計出最優(yōu)的房屋結(jié)構(gòu)。
在平面設(shè)計過程中，應(yīng)遵循對稱、均勻的原則，縮小房屋構(gòu)建質(zhì)量與剛度之間的差異。
在豎直布置上，保證上下承重件負(fù)載的上下貫通。
建筑是藝術(shù)的表現(xiàn)，在保證房屋安全的前提下，結(jié)構(gòu)師應(yīng)敢于創(chuàng)新，將房屋的實用性與藝術(shù)性完美的結(jié)合在一起。
參考文獻：
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房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用研究【2】
【摘要】人們物質(zhì)需求及市場價格變化使得建筑的成本攀升，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計是實現(xiàn)資源最大化的重要手段，本文建立了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計方法的模型及計算方法，同時強調(diào)了其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的注意事項，在建筑實踐中具有極強的可操作性，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化也給建筑市場的發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的意義。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計 應(yīng)用
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(biāo)，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(biāo)。
一、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法
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。
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(xì)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(biāo)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(xué)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(yù)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(biāo)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(biāo)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。
二、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(dá)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)概念設(shè)計結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(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(dá)到最佳的效果。
與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計的過程同時要注意對于細(xì)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(dá)到既安全又經(jīng)濟的目的。
(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。
三、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(dāng)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。
參考文獻：
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房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用【3】
摘要：建筑是力與巧的結(jié)合，精美的建筑源于設(shè)計師把建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和美觀設(shè)計相互配合的結(jié)果。
房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計追求安全、適用、經(jīng)濟、美觀和施工便于操作五種效果，這就需要探討我們的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，并運用到實踐中來，用來節(jié)約總體工程的造價，用最小的資源創(chuàng)造最大的效果，實現(xiàn)建筑經(jīng)濟性、實用性、安全性的最終目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)計優(yōu)化、探討、應(yīng)用
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(dāng)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(yán)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(xué)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(xì)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(biāo)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(xué)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(yù)定參數(shù)，這樣可以減少函數(shù)模型中大量的計算。
目標(biāo)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(dá)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(dāng)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(xì)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(dá)到最好的效果。
在細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，注意各細(xì)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(dǎo)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(dāng)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(dāng)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(zhǔn)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(xué)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(dá)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(xué)性的前提下，同時在建筑長遠(yuǎn)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(dāng)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：
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