郭景源

【摘 要】隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷進步，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是我國建筑設(shè)計與管理中較為重要的一個環(huán)節(jié)，其主要的目標就是在于提升建筑的結(jié)構(gòu)合理性和經(jīng)濟性。但是，在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化過程中還存在很多的問題，無論是管理體制方面還是在具體的實施過程中，都存在很多的不足之處，所以我們需要加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作，保證各個環(huán)節(jié)都能夠做到科學(xué)、嚴謹、合理，從而使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化能夠得到最大程度的保障，為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化辦法

1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要意義

目前，我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計大多數(shù)是運用鋼筋混凝土作為最基礎(chǔ)的材料。鋼筋混凝土具有造價低、來歷豐厚、可塑性強等特色，能夠完成結(jié)構(gòu)設(shè)計師的各種創(chuàng)意設(shè)計，還能有效地節(jié)省鋼材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性、耐火性以及承載力方面有著顯著的優(yōu)勢，而且經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計師的奇妙設(shè)計，還能擁有可靠的抗震性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也有一些缺陷，例如：斷面大、自重大，而且費模費工。

伴隨著社會的前進與發(fā)展，大家生活水平不斷提高，建筑業(yè)正在飛速發(fā)展，并且具有商業(yè)化、城市化以及工業(yè)化的發(fā)展趨勢。科學(xué)技能的不斷發(fā)展，呈現(xiàn)出許多新型輕質(zhì)高強材料，為建筑業(yè)的發(fā)展供給了有利的條件。近些年以來，新型建筑在世界各地不斷涌現(xiàn)，因而，對新型建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行全部的研究成了首要的任務(wù)，唯有如此，才可設(shè)計出領(lǐng)先的，安全的而且能保證質(zhì)量的設(shè)計產(chǎn)品，才可快速發(fā)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，進而滿足大家寓居的條件。

社會經(jīng)濟的疾速發(fā)展，對建筑業(yè)的發(fā)展起到很大的促進效果，同時，對建筑設(shè)計也提出更高的需求，要把建筑設(shè)計提高到更高的層次，就有必要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計師的設(shè)計水平，使之掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的各項技術(shù)要領(lǐng)，把這些重要的要素聯(lián)系在一起并進行靈活的的運用，才可更好的完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

2.1重視概念設(shè)計優(yōu)化

因為建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的多樣性，對于同一個建筑方案，能夠挑選不一樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；因為剖析辦法的不唯一性，對于已確定建筑設(shè)計方案的建筑物，在考慮同樣荷載狀況下能夠挑選不一樣的剖析辦法；不一樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案采用的設(shè)計參數(shù)、選用的建筑材料、選取的荷載設(shè)計值也是不唯一的。以上這些問題的處理，無法直接依托設(shè)計軟件也就是計算機給出答案，這些的問題處理，需要依靠設(shè)計人員自行判定。但是不一樣的設(shè)計人員對以上問題的處理意見是不一樣的。要處理這些問題就需要設(shè)計人員有必要的經(jīng)驗積累。經(jīng)驗越豐厚的設(shè)計人員，在處理這些問題時，方案的挑選越靈活、判斷的過程越迅速、做出的選擇越合理，越優(yōu)化。這就是概念設(shè)計優(yōu)化過程。這說明，完成優(yōu)化設(shè)計要重視設(shè)計人員的經(jīng)驗積累。經(jīng)驗越豐厚的設(shè)計人員，越能更好的完成建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

2.2優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)計算中的計算參數(shù)取值

首先，將建筑物的抗震性能設(shè)計考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中時，需要考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震效應(yīng)，將其加到結(jié)構(gòu)計算的過程中，要保證振型數(shù)等于或者大于十五，多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)需要大于或者等于九倍的原振型數(shù)，同時還需要保證振型參與質(zhì)量大于或等于結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的90%，如果達不到這個要求，就會在后面的計算過程中出現(xiàn)較大的誤差，計算結(jié)果也不再具有參考意義。

其次，計算高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)位移時，如果只考慮梁、柱等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，而不考慮非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，那么最終計算出來的自振周期就會比實際的值大，這樣最終設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)受到地震的作用也會相對較小。特別是在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)時，建筑的剛度很大，過多的填充墻體會使得整個周期實際值變小；運算剪力墻結(jié)構(gòu)時，較少的輕質(zhì)墻使用能夠保證墻體的剛度影響較小，這樣就能夠保證實際值和計算值之間的差距較小。因此在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計過程中，在考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能時需要將非承重結(jié)構(gòu)的剛度等因素考慮進去，使用數(shù)據(jù)時也需要結(jié)合非承重墻相關(guān)方面的數(shù)據(jù)，通過一定的計算進行相應(yīng)的改動，但是現(xiàn)在很多結(jié)構(gòu)設(shè)計師在對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行運算時，通常都是利用軟件的默認值1.0，這樣就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在很大的安全隱患，抗震能力減弱。

2.3優(yōu)化建筑物耐久性設(shè)計

在很多混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中都沒有全面、綜合地考慮到建筑物的耐久性，從而導(dǎo)致有許多建筑設(shè)計都未能達到當初的設(shè)計目標。當建筑物的使用功能要求或施工技術(shù)指標需要對建筑物的耐久性提出更高要求時，設(shè)計師就要放棄建筑物對經(jīng)濟的單純追求，根據(jù)建筑物設(shè)計所需要解決的問題的重要性，挑選出適合的目標來進行優(yōu)化，才能達到合理的優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。

3對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的現(xiàn)實意義

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計從始至終都在追尋一個目標：用最少的費用建造出最符合業(yè)主要求的建筑物。對建筑工程進行優(yōu)化設(shè)計的方法恰恰是為這個目的提供了一個有力條件，為這一目標提供了無限可能。數(shù)字化模型、現(xiàn)代數(shù)學(xué)的引入都為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供助力。通過現(xiàn)代方法對建筑結(jié)構(gòu)工程進行優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑師所要求建筑物的美觀、實用性、節(jié)能性，還在業(yè)主所希望的節(jié)約成本、降低造價等方面有著很好的作用。

對于建筑工程的優(yōu)化設(shè)計，節(jié)約成本是一個重要目的，這一目的的達成，既滿足了業(yè)主的要求，又能體現(xiàn)出建筑師和設(shè)計師的水平，這是推動結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)不斷發(fā)展的社會動力。當然，在節(jié)約成本的同時，一定要滿足結(jié)構(gòu)中最重要的安全可靠性，就像前面所提到的，通過數(shù)學(xué)方法，得到的可能僅是造價最低的最優(yōu)解，但不一定就是最終所需要的結(jié)果，還需要對建筑物的其他各個方面進行綜合考量，從而選出一個最符合要求的優(yōu)化結(jié)果。唯有如此，才能真正做到可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)更多、更大的市場利益。

通過這些年的實際工程應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的不經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑工程項目相比，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進行優(yōu)化后的建筑方案，在工程的總造價方面，一般會有5%～35%的降低，這一點對于整個建筑行業(yè)而言都是不容小覷的事實。優(yōu)化設(shè)計的好處不僅僅表現(xiàn)在這一個方面，在施工技術(shù)方面也有著不俗的表現(xiàn)。優(yōu)化方法的技術(shù)性實現(xiàn)，能夠?qū)ㄖこ讨械牟牧闲阅苓M行充分而又合理地利用，在可靠的安全度范圍內(nèi)協(xié)調(diào)好建筑物內(nèi)部各單元之間的關(guān)系。與此同時，針對建筑工程的優(yōu)化設(shè)計，它還可為建筑整體性方案設(shè)計提供合理決策。優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)建筑設(shè)計的適用、經(jīng)濟和安全目標的有效途徑。

結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟水平的不斷提高，人們物質(zhì)需求及市場價格變化使得建筑的成本攀升。從建筑工程建設(shè)表面看來，盡管設(shè)計費在建設(shè)工程全過程費用中比例不大，但對工程造價的影響可達75%以上，按我國現(xiàn)行的建筑工程造價構(gòu)成分析，采用優(yōu)化的設(shè)計方法可以使建筑工程造價降低5%-35%，結(jié)構(gòu)方案的選擇與優(yōu)化更直接決定工程的成本。因此，在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須合理的選擇建筑結(jié)構(gòu)類型，加強建筑地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，減少混凝土和鋼用量，同時各方面人員之間還應(yīng)在建筑設(shè)計過程中建立良好的成本節(jié)約溝通，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)計技術(shù)水平，從而在保證設(shè)計結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全的前提下達到建筑結(jié)構(gòu)成本優(yōu)化的目的。

參考文獻：

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