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1、試析建筑結構設計優化在房屋結構設計中的研究【摘要】建筑結構設計優化在房屋結構設計中是一項比較復雜的綜合性學科的研究，主要結合建筑結構設計的優化和房屋建筑結構優化方法，根據房屋結構設計與經濟性之間的關系，土地資源占用方面加上與工程造價方面的關系結構優化設計模型，優化設計方案最后探討了建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的研究。 /1/view-12281669.htm【關鍵詞】建筑結構；設計；房屋結構；優化設計；1.引言建筑物設計是設計人員對其進行的美觀設計和結構設計相互結合的結果，其中建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規則，對稱，盡量縮小2、質量中心和剛度中心的差異。使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構件上下貫通。利用結構設計優化技術，最大程度上有效的利用有限空間和有限資源，選擇合理的建筑結構設計方案，實現實用度高，經濟化，適用性好的目標。降低建筑工程的造價并取得最大經濟效益。2.建筑結構設計優化的基本理論房屋結構設計，是一項技術含量很高的專業性活動。設計人員在進行具體房屋結構的設計時，應當兼顧建筑物的各種性能指標，包括使用價值指標、美學價值指標等。建筑物的功能價值，指的是建筑物作為人們的日常住所所必須具有的遮擋風雨、抗溫度變化等基本功能；建筑物的審美價值，指的是建筑3、物的外形要美觀、結構搭配要協調，從而給人以美的享受。設計者不僅要考慮到房屋的基本性能，還要考慮到房屋的結構搭配以及美學價值的大小。在這樣的設計理念指引下，設計者就要從擬定的多種方案中選擇一種最佳的方案，以實現房屋結構設計的綜合目標。我們可以將這個方案篩選過程用科學化方式加以表達：運用建筑學和相關的數學知識，在許多種設計方案中，選擇一種與設計目標最相符的、最能體現居住者需要的設計方案。建筑結構設計優化，指的是在設計建筑結構時，要改革設計理念，應用科學、先進的設計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達到最佳效果的設計方法。建筑物內部的結構十分復雜，要將建筑物的各個部分完美組合在一起，使建筑物發揮最佳的4、功能，并不是一件容易的事情。建筑結構設計優化，具體包括建筑物中各個部分結構設計的優化，以及建筑物整體設計結構的優化。在這兩個部分中，建筑物整體結構的優化顯得更為重要，因為整體是各個部分的綜合，在完善房屋功能方面發揮著更大的作用。在進行建筑結構設計的過程中，設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上，尋求新式的房屋結構布局方法。具體而言，房屋的平面結構應當平整，體現出建筑物的對稱美，并盡量減小平面建造質量與房屋剛性結構要求之間的差異，使得房屋在承受較大的水平方向作用力時，不至于發生結構性的扭曲；在滿足居住者使用要求的基礎上，設計者應將房屋的5、承重結構設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換結構。3.房屋建筑結構優化方法的重要性如今，隨著城市化進程的不斷加快，城市建筑土地資源越來越緊缺，因此高層或超高層住房將成為城市住宅的發展方向，相較于傳統的建筑模式，高層建筑等新型建筑的建設具有更大的難度，這就要求相關的施工建設人員應該重視房屋結構優化問題，在減少資金投入的同時，進行細致的建筑設計方案規劃，運用新技術和新理念，建設出既安全又經濟的建筑。根據相關數據可以看出合理的房屋結構設計可以減少建設資金投入，與沒有進行設計優化的建筑相比采用優化法進行優化后的建筑能夠節省 10%20%的建設費用。不過，6、在實際的施工建設過程中，優化設計的實施往往不是一帆風順的，可能因為多方面的限制而難以進行。首先，很多施工單位都會因為趕工程進度，而不顧施工質量，對于房屋設計的缺陷不予及時的優化處理，而對最后的建筑質量造成影響。其次，還有一些施工建設人員自身經驗不足、專業素質不高，無法進行建筑設計優化。最后，還因為一些施工建設人員和設計人員只注重建筑的部分建設，而忽視建筑的整體設計，不能準確的制定工程預案，影響建筑整體的造價。對建筑的結構進行設計優化能夠合理的規劃建筑設計，減少工程資金投入，房屋結構各個方面整合起來，保證建筑質量，為人們提供經濟安全的住房。4.房屋結構設計與經濟性之間的關系分析4.1.房屋結構設7、計與土地資源占用方面的關系在現代化社會發展中，高層建筑、多層建筑不斷涌現。一般來說，高層建筑的總建筑面積也就是每一層建筑面積之和，也就是說，如果建筑物的層數越多，那么單位建筑面積內土地占用面積也就有所降低。但是我們也需要清楚的知道，隨著高層建筑的不斷增多，建筑企業為了保證其采光程度，每個建筑物之間的距離也就隨之拉大，因此建筑同樣會占用較大面積的土地。4.2房屋結構設計與工程造價方面的關系在建筑工程建設過程中，每一個部分的工程造價都有很大的差異，例如在建筑物的屋蓋部分，不管建筑樓層多高，都是同一個房屋蓋，因此建設者在對屋蓋進行施工的過程中，所投入的資金也不會有太大的變化。而圍護結構在建設中產生的8、工程造價會隨著樓層的增高而不斷增多。這就需要我們對其進行合理的分析，并對其中的建設成本進行嚴格控制，從而保證建筑物達到經濟性目的。5.結構優化設計模型結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟是：設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后，約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約9、束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中，要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。6.結構優化設計方案結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調，不僅可以實現建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節省，達到了建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求。結束語建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例，結構設計優化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則，精心設計，應用現代化科技手段，選擇合理的建筑結構設計方案，實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。使我們的建筑變得更加的經濟、美觀、適用、安全。參考文獻1蔣啟平.工程結構優化設計的新方法J.工業建筑，2008：15-16.2談建筑結構的優化設計J.建筑科學，2009（4）.3 馬臣杰，張良平，范重. 優化技術在深圳京基金融中心中的應用J. 建筑結構，2009（4）.