馬方棟

【摘 要】：建筑藝術(shù)就是將建設(shè)美觀設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互結(jié)合的結(jié)果，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要做到安全、適用、美觀、便于施工，為此，在這里針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，提高建筑有限空間，增強(qiáng)建筑的美觀性，充分實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】：房屋建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 優(yōu)化技術(shù)

建筑從一定意義上講，就是凝固的藝術(shù)，因此，需要建設(shè)師通過(guò)精心的設(shè)計(jì)，將盡可能地做到美觀實(shí)用，造型優(yōu)美，確保房屋建筑的經(jīng)濟(jì)、合理、安全，使其成為實(shí)質(zhì)意義上的經(jīng)濟(jì)適用房。

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

在從事工程項(xiàng)目時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了要考慮到設(shè)計(jì)對(duì)象的基本使用功能和安全可靠性以外，還要求考慮到設(shè)計(jì)要盡量做到完美，簡(jiǎn)單來(lái)講，這就是我們所講到的工程最優(yōu)化問(wèn)題。采用現(xiàn)代科學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述，就是利用最為確定的數(shù)學(xué)方法，通過(guò)對(duì)所有方案集合，找到最能夠滿(mǎn)足預(yù)定目標(biāo)的最佳方案，最終達(dá)到令人滿(mǎn)意的效果，具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)思路如下：

1.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，最為主要的工作就是建立相關(guān)的模型，通過(guò)函數(shù)模型，采用現(xiàn)代科學(xué)合理的方法，得到最優(yōu)角，具體的優(yōu)化模型方案如下：

一是加強(qiáng)變量合理性的選擇，通常情況下，對(duì)于設(shè)計(jì)變量要盡可能地選擇最影響最大的參數(shù)，地將所有涉及到參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)其重要性進(jìn)行合理區(qū)分，其中，對(duì)于變化量不大的參數(shù)可以適當(dāng)?shù)剡x擇放棄，通過(guò)這種設(shè)計(jì)方法，不僅可以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)模型，而且可以減少參數(shù)的應(yīng)用，簡(jiǎn)化模型的以及計(jì)算編程的工作量。

二是合量確定目標(biāo)函數(shù)。根據(jù)既定的條件選擇最優(yōu)解，以滿(mǎn)足方案需求。

三是要確定合理的約束條件，一般而言，房屋結(jié)構(gòu)的可靠性，必須要有可靠的約束條件，如尺寸約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、裂縫寬度約束、應(yīng)力約束，使得應(yīng)力從正常極限狀態(tài)下，從彈性約束轉(zhuǎn)化為彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束等。

通過(guò)以上方法，確保房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理的約束條件，根據(jù)各項(xiàng)約束條件，確定最佳的結(jié)構(gòu)模型，從根本上滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

1.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案

在保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上，就需要地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化計(jì)算方案進(jìn)行具體的分析。一般而言，對(duì)于方案的選擇，通常涉及到多個(gè)約束條件、多個(gè)變量，從數(shù)學(xué)角度講，這屬于一個(gè)非線性?xún)?yōu)化問(wèn)題，因此，在確定計(jì)算方案時(shí)，必須要根據(jù)現(xiàn)有的預(yù)定方案，將已知的約束條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，使其成為無(wú)約束條件，通常主要用到的方法有符合型法、拉氏乘子法等，要求根據(jù)廟宇好的計(jì)算方案，編制具體的運(yùn)算程序，進(jìn)面就可以得到最終優(yōu)結(jié)果。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

在實(shí)踐應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用是一個(gè)比較廣泛的課題，包括項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、舊房改造、前期設(shè)計(jì)等等，必須要通過(guò)對(duì)這些環(huán)節(jié)的綜合考慮，才能發(fā)揮其最大功效，因此，在實(shí)踐當(dāng)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用需要注意以下方面的問(wèn)題，具體如下：

2.1前期參與

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化必須要注意到前期參與，因?yàn)榉课萁ㄖ偼顿Y與前期的方案有著密切關(guān)系，而現(xiàn)存在的普遍問(wèn)題，多數(shù)的建筑設(shè)計(jì)師并沒(méi)有考慮到前期參與的問(wèn)題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏可行性與實(shí)踐應(yīng)用性，進(jìn)而直接影響到設(shè)計(jì)結(jié)果，加上某些因素的影響，還有可能造成施工的難度。因此，建筑設(shè)計(jì)師必須要注意日新月異期參與，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，減少建筑設(shè)計(jì)的總投資，針對(duì)不同的建筑類(lèi)別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，以獲取一下合理的設(shè)計(jì)方案，從而確保房屋建筑工程的良好開(kāi)端。

2.2細(xì)部?jī)?yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，細(xì)化優(yōu)化必須要與概念設(shè)計(jì)完美結(jié)合，才能達(dá)到應(yīng)用的效果。因此，必須要重視細(xì)部?jī)?yōu)化的重要性，對(duì)于房屋建筑而言，除了具本的數(shù)量值變化值以外，如防震強(qiáng)度等，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，難免會(huì)存在著很大的差異，因此，必須要將具體的數(shù)值作為參考依據(jù)，并靈活運(yùn)用優(yōu)化方法，以達(dá)到最佳效果。

另外，與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，具體可以從以下方面入手：一是要強(qiáng)化現(xiàn)澆板的應(yīng)用設(shè)計(jì)，如異形板拐角的裂縫控制和處理；二是鋼筋的選擇，根據(jù)工程要求，選擇價(jià)格合理，且具有極強(qiáng)的抗拉力的鋼筋；三是外立面的設(shè)計(jì)要合理選擇配筋與挑板，通過(guò)以上措施，既可以，滿(mǎn)足基本的規(guī)范要求即可，又可以達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

2.3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化也極為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。在工程實(shí)際工作中，對(duì)于地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首要工作就是選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件選擇樁基類(lèi)型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

2.4綜合分析

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要求建筑要考慮到建筑與周?chē)h(huán)境的結(jié)合、建筑物本身的使用功能、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效果、藝術(shù)形式等等。同時(shí)，在綜合考慮這些錯(cuò)綜復(fù)雜的因素上，進(jìn)行布局的規(guī)劃，建筑平面和空間的組合，建筑立面的處理，選定合適的材料結(jié)構(gòu)形式，擬定聲、光、熱等適宜的環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，房屋建筑設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑技術(shù)、美學(xué)、文化等魅力，對(duì)城市形態(tài)也有重要的影響。因此，在房屋建筑工程中，采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可以有效地降低工程造價(jià)，可以達(dá)到30%以上，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，選擇最合理的工程材料，確保建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，不僅使得工程造價(jià)得到了節(jié)省，而且有利于實(shí)現(xiàn)建筑的實(shí)用性和美觀性，從而真正地達(dá)到適應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的設(shè)計(jì)效果。

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