肖強

摘要：建筑在我國已經(jīng)有了幾千年的發(fā)展歷史，人們從山洞中移居出來，標志著人類文明開始了進一步的發(fā)展。對于現(xiàn)代來說建筑行業(yè)飛速發(fā)展，建造出的建筑物不僅要具備使用價值，還要具備一定的美學(xué)價值。對于建筑物來說建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備安全性、科學(xué)性、經(jīng)濟性、美觀性，同時還應(yīng)該在建筑施工時期能夠更加便捷。本文分析與房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面有關(guān)幾點因素，希望對房屋設(shè)計優(yōu)化起到一定的有益作用。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；方法；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟水平的提升，人們對與生活有關(guān)的事物也逐漸提高了要求，比如住房，為社會提供住房、建筑設(shè)施的建筑行業(yè)就因此面臨著更大的挑戰(zhàn)。如何既注重房屋的功能性和安全性，又能夠設(shè)計出具有藝術(shù)美感的房子已經(jīng)成了當下不少建筑企業(yè)考慮的重點問題。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠為房屋設(shè)計的經(jīng)濟性、功能性提供保證，因此，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中應(yīng)該以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化為前提條件，從房屋結(jié)構(gòu)的前期設(shè)計、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計和細節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)出發(fā)，使房屋的質(zhì)量得到保證、功能得到發(fā)揮、美得以體現(xiàn)。

1.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要性

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對于房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計來說其意義重大，它不僅能夠滿足建筑物具備美觀性、實用性的條件，還可以控制工程成本，增加企業(yè)收益。我國的建筑隨著時代的發(fā)展必然會越來越高，這就更應(yīng)該加強建筑設(shè)計的優(yōu)化，確保建筑的質(zhì)量。有相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，經(jīng)過房屋優(yōu)化設(shè)計的房屋會比未經(jīng)過優(yōu)化的房屋在工程造價上降低6%-35%。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不僅使房屋結(jié)構(gòu)的每一個組成部分都更加協(xié)調(diào)合理，而且可以發(fā)揮出建筑材料的最佳性能，使企業(yè)的利潤最大化。因此，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅能夠保證建筑物的安全性和功能性，還能夠使其更具經(jīng)濟性和實用性。

2.優(yōu)化房屋設(shè)計應(yīng)該遵循的原則

優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑的意義重大，因此在對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時沒贏過，遵循建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的相應(yīng)原則，以保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化的科學(xué)、合理性。①優(yōu)化設(shè)計應(yīng)該遵循以人為本的原則。房屋的建造最終是為了人類服務(wù)。因此，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化時應(yīng)該考慮到人們的實際需求是否得到了滿足，一些應(yīng)該具備的基本功能和設(shè)施不能夠簡化；②房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)該遵循經(jīng)濟性原則。在進行房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，不能夠一味的追求美觀而造成了企業(yè)的投入成本大于收益，過于華而不實的部分可以簡化，應(yīng)該也將企業(yè)的經(jīng)濟效益考慮進去，使項目資金和資源得到合理的分配利用，在不違背相關(guān)規(guī)定的情況下盡量節(jié)約企業(yè)成本；③在保證科學(xué)性的前提下進行創(chuàng)新。房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，應(yīng)該注重創(chuàng)新設(shè)計，在保證房屋整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的情況下，可以更新設(shè)計思路、大膽進行結(jié)構(gòu)改革，使建筑物實現(xiàn)即實用又美觀的最終目標。

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法、步驟

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計由擬建建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型、確立建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案、程序設(shè)計和結(jié)果分析四大基本組成部分構(gòu)成。

3.1擬建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建立結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型需要對建筑中多種變量中提取相應(yīng)的參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)來擬建函數(shù)模型，得出數(shù)據(jù)的最優(yōu)解。一般來說，擬建模型首先需要選取合理的設(shè)計變量。設(shè)計變量在模型建立中起著非常重要的作用，這些變量會影響到日后計算參數(shù)的選擇，參數(shù)選擇是否正確決定著最終是否能夠得出正確的計算結(jié)果、減少計算變成的工作量。其次，就是目標函數(shù)的確定。要確定目標函數(shù)就應(yīng)該先找出滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解。然后確定相關(guān)的約束條件，約束條件包括模型尺寸、強度等各方面的設(shè)置。最后擬建出的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，應(yīng)該保證各約束條件和相關(guān)數(shù)據(jù)都在規(guī)定范圍內(nèi)，這樣最后得出的數(shù)據(jù)才能夠符合設(shè)計需要。

3.2確定優(yōu)化設(shè)計計算方案

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型擬定后，很多約束條件和變量參數(shù)都不是固定不變的，這些變化都會對優(yōu)化過程造成影響。因此，優(yōu)化設(shè)計計算就顯得尤為重要。分析計算進行時應(yīng)該把能夠造成影響的所有約束條件轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題，同時將變量因素的變化全面考慮進去，以保證優(yōu)化過程科學(xué)合理、順利的進行。其常用的方法有復(fù)合形法、拉氏乘子法等。

3.3程序的設(shè)計

以房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型和優(yōu)化設(shè)計計算方法為基礎(chǔ)，編寫一套簡潔又快速準確的程序，并且將程序?qū)胗嬎銠C，然后將計算過程中涉及到的數(shù)據(jù)信息輸入系統(tǒng)，計算機會根據(jù)程序數(shù)據(jù)自動計算出最后的直觀結(jié)果。

3.4結(jié)果分析

相關(guān)人員要對電腦最后計算出的結(jié)果進行分析和比對，選出最符合優(yōu)化設(shè)計的最佳方案。在對結(jié)果進行分析時，應(yīng)該充分考慮到各方面的問題，而且對于這些問題需要多角度多層次的去研討。結(jié)果分析可以說是建筑設(shè)計優(yōu)化設(shè)計中最為關(guān)鍵的部分，前面的步驟都是在為這一步打基礎(chǔ)。選擇出的方案不僅應(yīng)該確保優(yōu)化后的房屋結(jié)構(gòu)美觀、安全系數(shù)高、功能性齊全，還應(yīng)該全面考慮建筑企業(yè)需要付出的成本和最終獲得的效益是否成正比。但是在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中也不能為了投資成本一味的追求節(jié)約，還應(yīng)該保證相關(guān)技術(shù)符合國家的要求；也不能只為了追求先進技術(shù)而舍棄了經(jīng)濟性能，必須要二者兼顧才能選擇出最合理的配置和最優(yōu)的方案。

4.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案有著實踐性和應(yīng)用性兩大特點，將其應(yīng)用在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意以下幾點：

4.1對房屋整體和局部的優(yōu)化

建筑物本身就存在著層次性和復(fù)雜性，但是這些必然存在的特點卻會對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)生影響。建筑的復(fù)雜性是指建筑物在建設(shè)時需要使用到非常多的建材和小部件，對于這方面進行優(yōu)化的時候，應(yīng)該從整體入手，實現(xiàn)全面優(yōu)化；建筑物的層次性指建筑物整個的建筑體系和結(jié)構(gòu)體系，以及他們各自包含的下屬體系，對此進行優(yōu)化時，應(yīng)該分門別類的了解各個體系的狀態(tài)，有針對性的對其進行優(yōu)化。

4.2建筑使用壽命的優(yōu)化

建筑物的是否符合標準可以從建筑物的使用年限上來判斷。在進行優(yōu)化設(shè)計的時候，企業(yè)要根據(jù)建筑物的不同外在條件和各階段的不同特點，結(jié)合建筑的實際情況展開優(yōu)化、爭取能夠從建筑的各個小環(huán)節(jié)上提高其質(zhì)量，有小見大的增強建筑物的整體質(zhì)量，延長建筑物的使用壽命。

4.3建筑物的地基基礎(chǔ)優(yōu)化

對建筑物的地基基礎(chǔ)進行優(yōu)化，應(yīng)當首先選擇一個最為合理的方案。然后根據(jù)建筑工程所在地的實際地質(zhì)環(huán)境選擇與之相匹配的地基類型，以減少企業(yè)的工程造價。樁基也要根據(jù)工程實地的持力層情況選擇灌注樁長度，然后在擬定好的各種方案中選擇最優(yōu)方案來展開優(yōu)化工作。

5.結(jié)語

房屋的結(jié)構(gòu)決定著房屋的質(zhì)量和各種參數(shù)，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑企業(yè)全面優(yōu)化的必要步驟。優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計要從房屋結(jié)構(gòu)的計算、重構(gòu)入手，全方面考慮各種變量因素，讓理論基礎(chǔ)與實際情況相結(jié)合，提升建筑的整體水平，爭取給使用者一個最完美的使用感受和外觀形態(tài)。建筑企業(yè)應(yīng)該充分利用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提升企業(yè)的競爭力，以獲得更多的經(jīng)濟效益，促進企業(yè)的長遠發(fā)展。