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        建筑结构设计优化在建筑结构设计中占有重要地位,合理选择结构设计方案既能满足有关技术要求,还能节约建设成本。建筑结构的设计优化是一个综合性很强且十分复杂的系统性问题,设计人员一定要不断深入研究结构设计优化方法,不断提高自身水平,敢于创新,为人民居住提供安全保障。

        一、建筑结构设计优化概述来源http://www.cddlybike.com
        设计师对建筑结构的优化是一项专业性较强的工作。在明确建筑设计目的、使用功能的基础上,用恰当的方法进行优化设计,建筑设计先制定多种对比方案,综合考虑外立面的设计,再结合结构设计中安全实用和可行性较强的设计方案,对项目的优化设计进行综合的考虑。因为建筑工程涉及的面比较广,因此对建筑结构的优化设计涉及丰富的内容,主要包括建筑方案优化和结构、成本方案优化。如果再进一步细分,建筑方案优化包括总图规划方案、户型方案、建筑风格等方面的优化等等;结构的优化设计包括:基础结构方案的优化设计、结构选型方案的优化设计和结构细部设计的优化设计等等。设计师通过建筑结构设计可以合理分配固定资源和有限空间,最大化使用建筑设备和建筑材料,保证建成的房屋具有美观,安全和舒适等特点。
        二、建筑结构设计优化方法来源http://www.cddlybike.com
        1、设计结构模型来源http://www.cddlybike.com
        对于建筑物的结构设计优化,房屋整体设计优化起到了至关重要的作用,对于房屋的整体设计优化我们应按照以下三步进行。第一步我们应该对变量进行合理的选择。设计师在设计时参考指标的选择不应选择变化幅度大或者影响因素较多的参数,这样就可以更加科学合理并快速的找到最优的参数取值。第二步我们应该选择最适合的函数,进行辅助计算。在设计过程中会有很多可以计算预先设想的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的函数,而我们要做的就是对这些函数进行筛。佣业阶钍屎系囊蛔楹,这样起到控制成本、减少浪费的目的。第三步是对于条件进行衡量。设计人员应该以增加房屋结构本身的稳定性和耐久性为考虑前提,结合工程本身的具体情况,对比实际施工中和设计确定目标的约束条件之间存在的差异,从而在设计时考虑进去这些差异,设计出更加符合要求的最佳方案。
        2、设定计算方案来源http://www.cddlybike.com
        依照可靠性对房屋结构设计进行的优化也会出现非线性的优化问题以及多约束性的优化问题,并且还会使多变量复杂化。所以,为了减少这些问题需要在进行分析计算的时侯,将有约束的优化问题转化为没有约束的优化问题进行求解。常常采取的优化设计的计算方法是Powell法、复合形法和拉氏乘子法等3种方法。
        3、结果分析来源http://www.cddlybike.com
        当计算机计算出结果之后,应该对结果进行分析,以此判断设计方案的科学性与合理性。在进行房屋建筑结构设计时,应该保证房屋建筑结构设计满足结构规范标准,这就要求设计人员从多个方面考虑,综合分析之后更好的完善结构设计,降低建筑结构设计难度,在不影响整体施工质量的前提下,降低施工企业的施工成本。因此,在进行房屋建筑结构设计时,设计人员应该正视经济与技术之间的矛盾,通过优化设计,有效的的解决经济与技术之间的矛盾,尽可能的降低施工成本消耗。
        三、建筑结构设计优化应用来源http://www.cddlybike.com
        1、建筑整体的设计优化来源http://www.cddlybike.com
        对房屋建筑整体的设计优化需要先建立结构优化模型,再选择优化计算方案和程序,然后进行计算结构的科学分析三个步骤来实现。第一步:(1)选择并确定设计变量。设计变量一般选择对建筑设计发挥着较大影响的因素作为参数,将那些对建筑设计发挥着较小影响的因素作为预定参数,降低设计工作量;(2)确定优化设计目标函数;(3)确定模型约束条件。一般在房屋可靠度优化设计中,其约束条件主要包括结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝约束、弹性约束等。第二步,在应用房屋结构设计优化方法时,建立于可靠度的优化设计变量较多、非线性优化较多,为方便进行计算,将约束优化转变为无约束问题进行计算,计算方法主要包括拉式乘法、Powell法等。根据优化模型与计算方法,设计计算程序。第三步,通过优化模型的建立与求解,可以发现建筑结构设计中存在的不合理问题,提出解决方案,对建筑结构设计进一步优化处理,从而实现房屋结构的适用性、安全性、经济性。
        2、基础形式的选择进行优化来源http://www.cddlybike.com
        根据相关调查数据显示,在建筑投资成本中,建筑基础形式占30%的比重,因此对工程成本最重要的影响因之一素就是建筑基础形式。如果建筑工程基础形式是科学合理的,对建筑工序是非常有利的。现阶段,我国建筑工程中高层建筑居多,基础结构的造价和地质条件的关系非常紧密。因此选择恰当的地基非常重要。在优化基础设计的前期阶段,首先要对对地勘报告中参数等进行分析,抗浮水位的位置、报告对土壤参数的选择是否保守、基础持力层的选择等等都会对基础的选型产生很大的影响。其次对上部结构计算中的荷载等进行复核;最后进行多方案基础选型从而确定合理的基础方案,包括常用的预应力管桩基础、冲孔灌注桩基础、筏板基础等。
        3、主体结构优化设计来源http://www.cddlybike.com
        在建筑工程上部位置相关结构进行设计实践中,应当进行建模,并优化整体系统。在该过程中,最主要的就是合理设计剪力墙,并确保剪力墙工程均匀可靠性。通过将楼层平面刚度中心点、结构重心结合(或者重合)在一起,目的在于减少风力或者地震等灾害造成的影响。在房建工程建设时,条件允许的情况下,应当最大限度地对剪力墙采取大开间构造模式,对剪力墙墙肢的长度进行加长,以此来减少墙肢,并且在标准要求下减少混凝土用量。同时,剪力墙暗柱设计时,利用的是普通类型的钢材,如果剪力墙相对较大,则钢筋的用量就会随之减少,降低成本。实践中可以看到,若建筑结构自身条件不具备,而且具有较高的抗震抗压要求,则剪力墙构件不得太大。
        4、建筑结构优化与电气优化的协调性来源http://www.cddlybike.com
        电气管线通常都是以导线的形式被安装在金属管体外部以及墙体、楼板等地方,这必然会给预制的结构施工带来困难。因此,若想将管线穿过梁体,则需要在梁体上事先预留相应的孔洞,并确保梁体宽度与相应墙体宽度保持一致。一旦梁体宽度与墙体宽度不同,则必须将梁体的一面与墙体的一面对齐,切勿让管线漏在墙体表面。而且,就整体建筑而言,电梯部分会存在很多孔洞,且埋下的建筑构件也比较多。因此,建筑结构设计者需要重视对电梯部分建筑的相关计算分析,确保结构设计的科学合理性和安全性,并保证建筑施工质量。
        结语来源http://www.cddlybike.com
        综上所述,利用好房屋结构在建筑结构设计优化上的优势,可以很好的控制工程项目的资金投入,同时也增加了建筑本身的功能优点。特别要注意的是,一些建筑企业不应该只把眼光集中在结构设计优化所能带来的利润收益上,采取一些偷工减料的取巧行为达到提升收益的目的。而是应该全方面的对结构设计优化工作进行研究和分析,除了发挥出其带来的经济收益,也要看到其对当前建筑设计趋势多产生的积极影响。设计工作人员也要不断提高自己的设计水平和技术知识,跟上时代的脚步,与时俱进,勇于创新,为人民的居住及生活提供安全保障。