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篇(1)

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

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用及實(shí)踐價(jià)值

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法和技術(shù)的應(yīng)用具體體現(xiàn)在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包含選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，并應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求的前提下，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞其綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)踐價(jià)值 筆者認(rèn)為，在滿足建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)遠(yuǎn)效益的前提下，應(yīng)盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度和合理性。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，采用設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)可以使建筑工程造價(jià)降低5%～30%。優(yōu)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。同時(shí)，它還可為建筑整體性方案設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的決策，優(yōu)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的“適用、安全和經(jīng)濟(jì)”目標(biāo)的有效途徑。

2 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與用地的關(guān)系 多層或高層住宅建筑中，總建筑面積是各層建筑面積的總和，層數(shù)越多，單位建筑面積所分?jǐn)偟姆课菡嫉孛娣e就越少。但隨著建筑層數(shù)的增加，房屋的總高度也增加，房屋之間的間距也必須增大。因此，用地的節(jié)約量并不隨建筑層數(shù)的增加而按同一比例遞增。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)系 建筑層數(shù)對(duì)單位建筑面積造價(jià)有直接影響，但影響程度對(duì)各分部結(jié)構(gòu)卻是不同的。屋蓋部分，不管層數(shù)多少，都共用一個(gè)屋蓋，并不因?qū)訑?shù)增加而使屋蓋的投資增加。因此，屋蓋部分的單位面積造價(jià)隨層數(shù)增加而明顯下降?；A(chǔ)部分，各層共用基礎(chǔ)，隨著層數(shù)增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載加大，必須加大基礎(chǔ)的承載力，雖然基礎(chǔ)部分的單位面積造價(jià)隨層數(shù)增加而有所降低，但不如屋蓋那樣顯著。承重結(jié)構(gòu)，如墻、柱、梁等，隨層數(shù)增加而要增強(qiáng)承載能力和抗震能力，這些分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價(jià)將有所提高。

2.3 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系 住宅的層高直接影響住宅的造價(jià)，因?yàn)閷痈咴黾樱瑝w面積和柱體積增加，并增加結(jié)構(gòu)的自重，會(huì)增加基礎(chǔ)和柱的承載力，并使水衛(wèi)和電氣的管線加長(zhǎng)。降低層高，可節(jié)省材料、節(jié)約能源，有利于抗震，節(jié)省造價(jià)。同時(shí)，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節(jié)約用地的效果。

在相同建筑面積時(shí)，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長(zhǎng)系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長(zhǎng)系數(shù)越小，外墻砌體、基礎(chǔ)、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價(jià)會(huì)降低?？紤]到住宅的使用功能和方便性，通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。 轉(zhuǎn)貼

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 直覺(jué)優(yōu)化（概念設(shè)計(jì)優(yōu)化）技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于同一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)；確定了結(jié)構(gòu)布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過(guò)程中設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：建筑物細(xì)部的處理更是不盡相同，這些問(wèn)題是計(jì)算機(jī)無(wú)法完全解決的，都需要設(shè)計(jì)人員自己作出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律指導(dǎo)下，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，這便是前面所說(shuō)的概念設(shè)計(jì)。因此，概念設(shè)計(jì)存在于設(shè)計(jì)師對(duì)多種備選方案進(jìn)行選擇的過(guò)程中。

3.2 概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題 概念設(shè)計(jì)所要處理的問(wèn)題多種多樣。但可以肯定的是希望通過(guò)概念設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或?qū)⑵茐某潭冉抵磷畹汀Ｒ虼?，分析如何?yīng)付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計(jì)算及構(gòu)造等各個(gè)方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對(duì)稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設(shè)計(jì)則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設(shè)防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構(gòu)件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設(shè)防思想在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)思想。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過(guò)建筑物表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，力求藝術(shù)性和實(shí)用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)師在保證安全性的前提下，當(dāng)然應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式，使建筑師的意圖得以實(shí)現(xiàn)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對(duì)稱，盡量縮小質(zhì)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(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力荷載是十分不利的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張炳華.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2008：34-36.

[2]汪樹(shù)玉.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].基建優(yōu)化，2007：12-13.

篇(2)

關(guān)鍵詞：優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工程造價(jià)，關(guān)系分析

Abstract: the optimal structure design is effective control of the project cost the important means. The engineering cost control, passes through in the entire process of engineering construction. When investment project once decision-making, design is the key to the project cost. Optimization design plan needs to consider the most economic and the most reasonable, to ensure the project cost is the premise of the reasonable safeguard, also is the key. In view of the different geological conditions, to the best cost for the purpose of underground structure optimization design, select the reasonable foundation types. Can achieve the goal of economic and practical.

Keywords: optimization structure design, engineering cost, the relation analysis

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

在工程建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中的三大階段，主要包括了對(duì)于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、決策以及實(shí)施。而項(xiàng)目關(guān)鍵的投資控制在與設(shè)計(jì)與決策者兩方面，當(dāng)項(xiàng)目投資的決策作出之后，設(shè)計(jì)就成為整個(gè)工程的關(guān)鍵所在。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要目的在于建筑設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)，而優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠節(jié)約工程造價(jià)。

一、建筑工程造價(jià)管理的概念

建筑工程造價(jià)，就是在一個(gè)項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)、決策開(kāi)始到施工結(jié)束的驗(yàn)收這一整體過(guò)程當(dāng)中所需要花費(fèi)的資金，也可以將其看成為對(duì)于建筑項(xiàng)目工程的投資費(fèi)用。

對(duì)于建筑工程的造價(jià)管理，實(shí)際上就是合理的、科學(xué)的調(diào)控工程當(dāng)中的各個(gè)階段，從而達(dá)到節(jié)約工程成本投資，將工程造價(jià)成本降至最低的目的。

二、建筑工程造價(jià)管理的重要性

對(duì)于建筑工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，核心內(nèi)容就是對(duì)于建筑工程造價(jià)的控制，這也是貫穿于整個(gè)施工過(guò)程的管理。有效的控制施工造價(jià)，不僅僅是預(yù)防工程施工所花費(fèi)的資金超出了前期的施工預(yù)算，更重要的是為了在全程施工管理過(guò)程當(dāng)中，讓施工方、設(shè)計(jì)方將自身的管理制度加以完善，讓項(xiàng)目使用資源區(qū)域合理化、科學(xué)化，并且能夠?qū)⒁延匈Y源的作用最大化，從而確保工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，最終加快企業(yè)的發(fā)展，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在本文中，筆者主要針對(duì)降低工程造價(jià)與工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)之間存在的聯(lián)系進(jìn)行了探討，從而在施工當(dāng)中選擇嘴兒合理的施工方案確保施工造價(jià)最低化、工程質(zhì)量最高化、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的最大化。

三、建筑設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面

(一)建筑設(shè)計(jì)方案直接影響投資

相對(duì)于整個(gè)建設(shè)工程來(lái)講，設(shè)計(jì)所需費(fèi)用僅僅不到1%，但是正是因?yàn)樵O(shè)計(jì)費(fèi)用這不到1%的影響這高達(dá)65%之上的投資。在對(duì)單項(xiàng)工程所需花費(fèi)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，對(duì)于建筑使用的材料以及結(jié)構(gòu)方案的選擇都有著不同程度的影響。例如在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)于基礎(chǔ)類型的選用以及對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)形式選擇以及規(guī)范上都存在技術(shù)方面的經(jīng)濟(jì)分析問(wèn)題。

(二)設(shè)計(jì)方案對(duì)于經(jīng)常性費(fèi)用有著一定的影響

對(duì)于建筑項(xiàng)目建設(shè)一次性投資中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的影響，另外對(duì)于使用階段的經(jīng)常的使用費(fèi)用也有著影響，例如維修、照明能源、清潔等方面。而經(jīng)常性使用的費(fèi)用與一次性的投資費(fèi)用是成反比的。但是通過(guò)設(shè)計(jì)人員的精心設(shè)計(jì)與努力，只要找尋到兩者之間最佳的結(jié)合點(diǎn)，才能夠確保建設(shè)使用最低的費(fèi)用。

(三)設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)于投資有著間接的影響

在建筑工程質(zhì)量事故的影響當(dāng)中，設(shè)計(jì)占據(jù)的比例為例第一，大約40%。為數(shù)不少的建筑產(chǎn)品由于設(shè)計(jì)不夠合理，會(huì)影響到產(chǎn)品的正常使用；對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙要求過(guò)低，往往設(shè)計(jì)之間存在矛盾，而導(dǎo)致停工、返工現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至是給建筑帶來(lái)安全隱患或者是質(zhì)量方面的缺陷，從而造成不必要的投資浪費(fèi)，從而將工程造價(jià)提高。

四、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考

目前在設(shè)計(jì)階段，大多數(shù)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)方面都會(huì)限額，初步設(shè)計(jì)概算控制在批準(zhǔn)投資估算的合理幅度內(nèi)，這樣的方法也能夠在一定程度上控制好工程造價(jià)。

所以對(duì)于方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，就需要在原方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，投入新材料、結(jié)合設(shè)備與新型工藝的使用，對(duì)于方案進(jìn)行局部的設(shè)計(jì)變更，不僅可以讓技術(shù)更加具備可行性，更重要的是能夠滿足工程對(duì)于功能的要求，這樣不僅節(jié)約了工程使用材料，而且也明顯降低了工程的造價(jià)。往往在同一個(gè)工程或者是建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中會(huì)有多種設(shè)計(jì)方案，也會(huì)出現(xiàn)不同的工程造價(jià)，所以能夠進(jìn)行方案的對(duì)比，才能夠?yàn)榻ㄖこ踢x擇最經(jīng)濟(jì)、最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)工程造價(jià)來(lái)說(shuō)，選擇不同的方案或者是不同的材料會(huì)存在著不同的影響，例如對(duì)于建筑層數(shù)與層高的確定中、對(duì)于基礎(chǔ)類型的選擇、對(duì)于結(jié)構(gòu)形式的選擇上都存在很高的經(jīng)濟(jì)分析問(wèn)題。據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，在滿足工程同樣的功能之下，合理的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)可能降低總工程造價(jià)的10%左右，甚至能夠達(dá)到20%。對(duì)于建筑當(dāng)中的基礎(chǔ)、墻體、柱子等組成，所占據(jù)的總造價(jià)比例不盡相同，對(duì)于工程造價(jià)的影響，結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化也就不一樣，所以人們需要考慮到側(cè)重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。

例如：對(duì)于工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價(jià)方面，與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件有著密切關(guān)系，而在整個(gè)主體工程當(dāng)中，基礎(chǔ)工期大約占了25%到30%左右，而占據(jù)總造價(jià)的15%左右，所以項(xiàng)目基礎(chǔ)工程對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目的重要性就顯而易見(jiàn)了。因此，在對(duì)造價(jià)方案的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要著重于地質(zhì)勘察的交底，從而選擇合理的基礎(chǔ)形式。

五、優(yōu)化設(shè)計(jì)降低建筑工程造價(jià)，提高投資效益

（一）對(duì)于建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，需要最大程度的滿足到建筑的空間高度、內(nèi)部平面、里面等等的使用功能以及對(duì)于建筑外觀的審美要求。例如：一幢好的建筑物從它的設(shè)計(jì)之初到真正的施工完成，需要考慮的因素多種多樣。有構(gòu)件的布置、有結(jié)構(gòu)體系的選擇、也有材料的選取等等，都會(huì)不同程度的影響工程造價(jià)。

（二）隨著時(shí)代的發(fā)展，當(dāng)代建筑的不規(guī)則性、復(fù)雜化已經(jīng)越來(lái)越明顯，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡量的做到使建筑體型產(chǎn)生規(guī)則的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。使傳力、剛度中心盡量接近或重合，結(jié)構(gòu)就基本具備了規(guī)則的條件。結(jié)構(gòu)傳力途徑需要直接而簡(jiǎn)單，否則在空間關(guān)系的復(fù)雜部位就會(huì)有多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)，但是如此工程造價(jià)就會(huì)提高，在安全方面也容易出現(xiàn)問(wèn)題。多種多樣的結(jié)構(gòu)傳力，支撐構(gòu)件也可以考慮到傳力途徑是否合理進(jìn)行相應(yīng)的變換。對(duì)于傳力途徑的選擇最直接、最簡(jiǎn)單，不但可以將中間傳力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件省去，更多的是能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低，最終使得結(jié)構(gòu)受力更加明確，而且工程造價(jià)也相對(duì)經(jīng)濟(jì)。

（三）應(yīng)充分理解和靈活運(yùn)用規(guī)范條文。現(xiàn)在地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來(lái)越重要，更要講究合理與經(jīng)濟(jì)。例如：對(duì)于建筑方案中，涉及到了不同的抗震區(qū)域的時(shí)候，也需要針對(duì)實(shí)際情況，采用抗震最合適的等級(jí)來(lái)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)方案。

（四）對(duì)于建筑物的造價(jià)來(lái)講，地面之上的結(jié)構(gòu)形式也有一定程度的影響。考慮到建筑物各種各樣的類型、建成之后的功能、使用途徑等等，不同的優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案解決措施的提出，再通過(guò)各種優(yōu)化方案之間的比較、擇優(yōu)，才能確保即能夠確保建筑物結(jié)構(gòu)的安全，又能夠以工程造價(jià)為準(zhǔn)則。

六、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于建筑工程造價(jià)的控制上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是最重要的手段之一，也是為了整個(gè)工程經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間平衡的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中，評(píng)審、比較分析以及計(jì)算各種設(shè)計(jì)方案；優(yōu)化方案技術(shù)上的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性是造價(jià)合理的前提，也是控制的關(guān)鍵之一。所以，在本文當(dāng)中，針對(duì)建筑工程造價(jià)方面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定的探討，也希望各位設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案上進(jìn)一步的研究、考慮，多做實(shí)地研究，才能夠真正的實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的最終優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃鵬程.論建筑設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的有效控制[J].梧州學(xué)院學(xué)報(bào), 2009,19(3).

篇(3)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)材料的選擇對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能也有重大影響，表1列出了結(jié)構(gòu)材料性能對(duì)比。當(dāng)前，設(shè)計(jì)人員在對(duì)房屋建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，其與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì):①相比于混凝土以及磚石結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能更好，其能夠把建筑結(jié)構(gòu)受力體系由平面發(fā)展至空間，增強(qiáng)建筑安全性能;②鋼結(jié)構(gòu)更加輕盈，具有明顯的技術(shù)美、藝術(shù)美以及自然美;③鋼材料類型多樣，建筑手段與方法層出不窮，此兩者相結(jié)合來(lái)，有利于提高建筑施工進(jìn)度，降低施工成本。綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于房屋建筑中，不但能夠滿足人們對(duì)于建筑物耐用性、功能性以及安全性的要求，還能夠提高其經(jīng)濟(jì)性與美觀性，符合建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)，十分值得推廣。

2房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題

2.1前期的參與

對(duì)于建筑施工項(xiàng)目而言，其前期的設(shè)計(jì)方案很大程度上直接決定了建筑施工質(zhì)量和施工成本，但是不少建筑項(xiàng)目的前期方案確定時(shí)，并未進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，忽略了建筑結(jié)構(gòu)的合理性以及經(jīng)濟(jì)性，從而使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度及成本在一定程度上被提高了。因此，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，在建筑的前期設(shè)計(jì)中一定要重視優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的融入，從而達(dá)到節(jié)約成本、提高質(zhì)量的目的。

2.2細(xì)部?jī)?yōu)化

當(dāng)設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，其不僅要關(guān)注整體設(shè)計(jì)，更要關(guān)注到基本構(gòu)件的精細(xì)設(shè)計(jì)。例如:在對(duì)現(xiàn)澆板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視其受力程度，避免產(chǎn)生拐角裂縫。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論同計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)也從工程實(shí)踐向著數(shù)學(xué)問(wèn)題發(fā)展。因此，對(duì)于工程設(shè)計(jì)人員而言，其應(yīng)全面掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性。

3工程實(shí)例

3.1工程概況

下文主要分析了某住宅建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，該住宅建筑地上32層，地下1層，結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻。根據(jù)該建筑項(xiàng)目的實(shí)際需求以及現(xiàn)場(chǎng)情況綜合分析之后，決定應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的改進(jìn)與創(chuàng)新。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，以計(jì)算機(jī)為輔助，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)工程的全局優(yōu)化。

3.2優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范

在對(duì)該建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格地遵循有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范，針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所存在的不足，如:安全性較差、要求過(guò)寬等，結(jié)合實(shí)際施工條件對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化處理。

3.3前期參與

在本工程中，設(shè)計(jì)人員在工程的前期規(guī)劃中即結(jié)合了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際需求與施工條件，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了科學(xué)取舍，保證其施工可行性與經(jīng)濟(jì)性。值得注意的是，在建筑前期規(guī)劃中，設(shè)計(jì)人員不應(yīng)僅憑自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，否則容易出現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系受力情況把握不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，直接導(dǎo)致建筑質(zhì)量不過(guò)關(guān)，不利于后期的施工，容易造成建筑建設(shè)成本的大幅度增加。

3.4概念設(shè)計(jì)

在建筑項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，若是其結(jié)構(gòu)布局方式不同，設(shè)計(jì)效果也大不相同。因此，在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化和概念設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，從而切實(shí)有效提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。在本工程中，將建筑的概念設(shè)計(jì)作為了設(shè)計(jì)工作中的一大重點(diǎn)，貫穿于整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程之中。概念設(shè)計(jì)主要是對(duì)缺乏相應(yīng)數(shù)值的細(xì)節(jié)進(jìn)行處理，例如:地震設(shè)防烈度量化等情況，若是僅僅依靠相應(yīng)的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得出的結(jié)果必然會(huì)和實(shí)際情況存在較大差異，而使用概念設(shè)計(jì)，則可將數(shù)值當(dāng)作一種參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中細(xì)節(jié)的合理把握，提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3.5結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的效益分析

在本工程中，優(yōu)化后方案同優(yōu)化前方案相比，更加科學(xué)合理;同時(shí)，其有效降低了施工成本，工程結(jié)束后，對(duì)整個(gè)工程造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)工程造價(jià)降低了26%。

4結(jié)語(yǔ)

篇(4)

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土建筑；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求及保證結(jié)構(gòu)安全和建筑使用功能的前提下，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置，科學(xué)的計(jì)算論證，采取一定的措施來(lái)達(dá)到合理節(jié)約工程造價(jià)的一種設(shè)計(jì)方法。文章主要以優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案及其構(gòu)造措施入手，結(jié)合某鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化工程，對(duì)鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案

結(jié)構(gòu)方案是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)中貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，采取正確的結(jié)構(gòu)方案，是保證工程質(zhì)量，提高工程效益的有力保障。

1) 結(jié)構(gòu)工程師與建筑師商討，共同確定最優(yōu)建筑方案。首先在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)工程師憑借自身的專業(yè)知識(shí)，擁有的對(duì)結(jié)構(gòu)體系功能及其受力、變形特性的整體概念和判斷力，用概念設(shè)計(jì)的方法明確結(jié)構(gòu)總體系同分體系之間的最佳受力特征分析，達(dá)到使建筑平面結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度中心、建筑平面形心、建筑物質(zhì)量中心重合，可以有效減少建筑扭轉(zhuǎn)的影響，此外建筑立面要盡可能避免剛度突變和結(jié)構(gòu)不連續(xù)，體型要規(guī)則、均勻，建筑物總高度滿足適用最大高度的規(guī)范要求。

2) 力使結(jié)構(gòu)受力與傳力途徑簡(jiǎn)潔、明確，傳力途徑過(guò)于復(fù)雜會(huì)出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這不僅會(huì)增加造價(jià)，還容易引起計(jì)算錯(cuò)誤而埋下安全隱患。而簡(jiǎn)單、直接的傳力途徑，可以減少中間傳遞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)受力明確，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

3) 結(jié)構(gòu)工程師在建筑設(shè)計(jì)中要尤其注意規(guī)范，規(guī)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的各項(xiàng)規(guī)定，雖然正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算是設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，但設(shè)計(jì)中不能僅僅依賴于計(jì)算，還必須非常重視概念設(shè)計(jì)。

2 合理的構(gòu)造措施

構(gòu)造措施作為計(jì)算假定的保證或作為計(jì)算中忽略某個(gè)因素或某項(xiàng)內(nèi)容的補(bǔ)充，與結(jié)構(gòu)計(jì)算相似。按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)時(shí)，一般只需滿足規(guī)范的最低要求。如梁箍筋加密的問(wèn)題，梁的一側(cè)是框架柱，另一側(cè)是梁及梁的一側(cè)垂直搭在剪力墻上，而另一側(cè)搭在梁上，這種梁僅僅是作為支撐樓板用的普通梁，不像框架梁那樣耗能，因此不需要箍筋加密，應(yīng)在位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載區(qū)域設(shè)置附加橫向鋼筋，并優(yōu)先設(shè)置附加箍筋，此外當(dāng)次梁放在主梁上面及梁上起柱時(shí)，主梁不必設(shè)置附加橫向鋼筋。當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)中存在部分短肢剪力墻時(shí)，只需對(duì)短肢剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)而不需提高整體的抗震等級(jí)，分布筋、拉結(jié)筋、架立筋等起輔助作用的鋼筋等級(jí)為一級(jí)或二級(jí)。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)例

某鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)建筑由四層裙樓和A、B兩棟高層建筑組成，A樓高74.2m，20層，B樓高88.3m，30層，地下兩層為停車庫(kù)和設(shè)備用房，房屋平面布置為不規(guī)則形狀，總建筑面積約5.4萬(wàn)m2。

3.1設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則

通過(guò)大量計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)分析，在滿足現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及規(guī)定的前提下，遵循保證結(jié)構(gòu)的安全性及合理的剛度，對(duì)通過(guò)對(duì)可減小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行有效的核減等措施來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，重點(diǎn)是是水平荷載作用下，框架和剪力墻內(nèi)力分配設(shè)計(jì)問(wèn)題，其中剪力墻的數(shù)量及設(shè)計(jì)位置是關(guān)鍵。

3.3鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)漸進(jìn)的尋優(yōu)過(guò)程。首先對(duì)結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力進(jìn)行分析，然后根據(jù)梁柱各構(gòu)件的控制內(nèi)力進(jìn)行截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算出滿足荷載效應(yīng)要求的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何特征的配筋量的優(yōu)化結(jié)果，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)的幾何特征和荷載特征的變化，優(yōu)化結(jié)構(gòu)在現(xiàn)荷載作用下內(nèi)力分布特征發(fā)生變化，各控制截面的控制內(nèi)力也發(fā)生相應(yīng)變化，根據(jù)這些變化進(jìn)行下一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.4框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則究其根本就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則，利用一次完成的結(jié)構(gòu)件，優(yōu)化各個(gè)構(gòu)件，可以節(jié)約投資并使結(jié)構(gòu)受力更加合理。

3.5基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1) 依據(jù)地質(zhì)勘查資料，分別設(shè)計(jì)主樓和裙樓的基礎(chǔ)，主樓采用筏板基礎(chǔ)，裙樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板要按照經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果設(shè)置。例如在地下室基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作中，初步設(shè)計(jì)中地下室基礎(chǔ)計(jì)劃全部采用筏板基礎(chǔ)，經(jīng)審核計(jì)算，為達(dá)到節(jié)約鋼筋、混凝土的目的提出純地下室基礎(chǔ)部分采用獨(dú)立基礎(chǔ)加抗浮底板及抗浮錨桿的做法，這種方案可以有效保證結(jié)構(gòu)的安全，施工簡(jiǎn)便。因此對(duì)純地下室基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)加抗浮錨桿、底板方式設(shè)計(jì)施工圖（圖1）。

圖1獨(dú)立柱基礎(chǔ)剖面

(2) 對(duì)地下室有防水要求的基礎(chǔ)底板，裂縫寬度控制在0.2mm左右；地下室頂板及外墻，荷載取值要準(zhǔn)確、可根據(jù)實(shí)際情況選用荷載。

(3) 作為塔樓的嵌固端，地下室的頂板不宜太薄，根據(jù)覆土薄厚情況，采用十字梁井字梁。

3.4.7樓板優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)樓板要預(yù)埋管道的要求，樓板較薄時(shí)施工容易造成裂縫，因此樓板設(shè)計(jì)時(shí)采用彈性假定而非塑性假定來(lái)計(jì)算樓板厚度及配筋的折減，最小配筋率取0.2和0.45ft/fy中較大值相同板厚時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低、鋼筋強(qiáng)度大時(shí)，最小配筋率低，故優(yōu)先采用三級(jí)筋，板中抗裂鋼筋最小配筋率為0.1%，不用或少用大跨厚板。

1.5優(yōu)化設(shè)計(jì)效果

高層建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題是一個(gè)非常復(fù)雜的工程難題，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)對(duì)節(jié)約工程投資具有重大意義。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)優(yōu)化的有效性，分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步方案，根據(jù)工程所在地的市場(chǎng)價(jià)格推算本工程的優(yōu)化節(jié)約了鋼筋65t，節(jié)約資金約32萬(wàn)元。

3結(jié)語(yǔ)

文章從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用出發(fā)，總結(jié)出了鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，符合當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展的需要，具有一定的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，針對(duì)每一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其建筑特點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件受力均衡，同時(shí)要求技術(shù)應(yīng)用合理、結(jié)構(gòu)整體安全可靠，充分發(fā)揮每個(gè)構(gòu)件的最大作用。只有這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的最終目的，以便更好地服務(wù)于我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張民.鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究.上海：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，2008.

篇(5)

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)；細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化；問(wèn)題分析

為了解決日益短缺的地下空間和城市人口膨脹之間的矛盾，保持城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，城市建設(shè)中的深基坑工程已經(jīng)成為城市化建設(shè)的重要內(nèi)容。在深基坑工程建設(shè)中，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的工期延誤、影響周邊居民生活的問(wèn)題屢屢發(fā)生，而造成這些問(wèn)題的主要原因就是在整體滿足深基坑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況下而忽略了細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的問(wèn)題。因此，采用深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種補(bǔ)充，能夠避免設(shè)計(jì)原因造成的深基坑工程事故的發(fā)生，并且能夠保證深基坑工程建設(shè)做到經(jīng)濟(jì)和安全。

1深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是對(duì)具體方案進(jìn)行細(xì)部?jī)?yōu)化和計(jì)算，優(yōu)選支護(hù)樁的樁徑、樁距，以及支撐點(diǎn)和錨桿的層數(shù)、位置。通過(guò)優(yōu)化計(jì)算解決約束極小化的問(wèn)題，降低深基坑工程的總體造價(jià)。計(jì)算出深基坑支撐位置的限定、樁頂端以及坑壁坡的坡頂位置的要求等[1]。深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本要求和主要內(nèi)容，前者包含了基本設(shè)計(jì)方法和理念，按照基坑工程規(guī)范，深入分析研究細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程。同時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)，如現(xiàn)場(chǎng)的布置情況進(jìn)行詳細(xì)了解，如基坑支護(hù)的高度、位置等。另外還要深入分析深基坑工程所在場(chǎng)地的工程地質(zhì)和周邊荷載狀況，對(duì)深基坑支護(hù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，由專業(yè)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)組織設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或者隱患及時(shí)解決。

2細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.1設(shè)計(jì)組合爆炸

深基坑工程的細(xì)部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)一般采用數(shù)學(xué)描述，選取合適的設(shè)計(jì)變量，確立和建立目標(biāo)函數(shù)、約束條件。但是細(xì)部設(shè)計(jì)變量大多是離散性質(zhì)的，由于空間的龐大性，因此存在優(yōu)化設(shè)計(jì)組合爆炸的問(wèn)題，需要尋求一種對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行篩選的方法，將約束條件中各類基坑支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范的條文、規(guī)則和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行分析，得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)變量和綜合造價(jià)目標(biāo)函數(shù)。

2.2傳統(tǒng)方法得到結(jié)果與實(shí)際不符

要獲得支護(hù)細(xì)化設(shè)計(jì)模型中的約束條件，需要采用不同的深基坑支護(hù)模式，進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析。例如對(duì)土釘墻側(cè)向土壓力進(jìn)行計(jì)算，傳統(tǒng)的方法是朗肯土壓力和庫(kù)侖土壓力的計(jì)算方法，這些方法往往對(duì)墻背和土之間的相互摩擦剪切作用和土釘墻的放坡角度不加以考慮，產(chǎn)生與實(shí)際工程不符合的情況，需要建立能夠直接用在墻背和土之間摩擦力計(jì)算的土壓力計(jì)算公式，分析土拱效應(yīng)下的土壓力，得到土壓力合力、壓力強(qiáng)度等的解析公式[2]。

2.3難以提供準(zhǔn)確的計(jì)算參數(shù)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的安全性分析，主要采用極限平衡分析、工程有限元分析等方法。但是上述方法對(duì)于土釘墻截面模型等信息難以提供準(zhǔn)確的計(jì)算參數(shù)，產(chǎn)生憑借經(jīng)驗(yàn)給定臨界破壞面的位置進(jìn)行定性分析等缺點(diǎn)，導(dǎo)致最終的計(jì)算參數(shù)與實(shí)際情況不符。因此，需要假設(shè)合理、計(jì)算簡(jiǎn)單的土釘墻穩(wěn)定分析模型，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵性數(shù)據(jù)[2]。

2.4遺傳算法的缺點(diǎn)

深基坑細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)通常采用的是遺傳算法，這種遺傳算法存在著迭代過(guò)程中適應(yīng)度值標(biāo)定方式復(fù)雜，最優(yōu)值附近收斂速度慢、過(guò)早的收斂到局部最優(yōu)解等問(wèn)題。因此在現(xiàn)有的遺傳算法基礎(chǔ)上，應(yīng)加以改進(jìn)，以提高計(jì)算精度和優(yōu)化算法的收斂速度，建立起排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻的優(yōu)化系統(tǒng)。

3細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要措施

3.1采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念

為了提高深基坑支護(hù)質(zhì)量，在工程建設(shè)中應(yīng)采取有效的措施對(duì)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行優(yōu)化，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸興盛，對(duì)深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在設(shè)計(jì)理念上已經(jīng)開(kāi)始綜合考慮各項(xiàng)因素，而不是傳統(tǒng)的片面性分析較為突出的特征。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算選取最優(yōu)的深基坑支護(hù)模型，短時(shí)間內(nèi)遴選深基坑支護(hù)方案，以較低的投入獲取最優(yōu)的設(shè)計(jì)理念和方法，經(jīng)濟(jì)效益自然就會(huì)提升[3]。

3.2敏感性分析

對(duì)于深基坑細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在數(shù)學(xué)模型的建立上，應(yīng)注意約束條件的確定、設(shè)計(jì)變量的選取、目標(biāo)函數(shù)的建立等方面的內(nèi)容，對(duì)關(guān)鍵變量應(yīng)采用敏感性分析的方法進(jìn)行篩選。確定設(shè)計(jì)變量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)是目標(biāo)函數(shù)的貢獻(xiàn)大小。對(duì)于約束條件要指出變量的值域，規(guī)范相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)，并且采用工程綜合造價(jià)為設(shè)計(jì)目標(biāo)。采用敏感性分析，針對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)中的主要變量，包括地下連續(xù)墻、排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，混凝土等級(jí)以及土釘墻的設(shè)計(jì)主要變量等，敏感性分析的內(nèi)容眾多，如樁身的變形、安全系數(shù)的影響、土釘孔徑等。篩選分析結(jié)果，得到深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的主要約束條件，構(gòu)造以綜合造價(jià)為目標(biāo)的最優(yōu)化結(jié)果。

3.3科學(xué)的設(shè)計(jì)步驟

包括對(duì)深基坑支護(hù)工程進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的大小、形狀以及參數(shù)的設(shè)定，對(duì)變量進(jìn)行確定和優(yōu)選，對(duì)支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行精確計(jì)算后，明確細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。同時(shí)明確相關(guān)的約束條件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深基坑的支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后還要建立安全可靠的設(shè)計(jì)模型，完成深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如對(duì)排樁結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻支護(hù)主要設(shè)計(jì)變量-樁徑或墻體嵌固深度、厚度、混凝土等級(jí)、支撐位置，土釘墻的主要設(shè)計(jì)變量-土釘入射角、土釘孔徑、土釘水平間距和垂直間距等提出主要約束條件的優(yōu)化，并且以約束條件和優(yōu)化設(shè)計(jì)變量為依據(jù)構(gòu)造的目標(biāo)函數(shù)，在充分保證支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性的前提下，能夠在最大程度上減少工程實(shí)際造價(jià)。

4結(jié)束語(yǔ)

深基坑工程支護(hù)技術(shù)的要求和難度越來(lái)越高，在保證安全的情況下節(jié)省工程造價(jià)，采取科學(xué)合理的措施加大深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分重要的。當(dāng)前，此項(xiàng)工作面臨著方案復(fù)雜、技術(shù)難度大、缺乏設(shè)計(jì)資料等問(wèn)題，因此今后的發(fā)展方向，是依托國(guó)家關(guān)于深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的研究以及工程示范的標(biāo)準(zhǔn)，研究建立深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，強(qiáng)化不同支護(hù)型式的結(jié)構(gòu)安全性，通過(guò)優(yōu)化算法，開(kāi)發(fā)出更完善的深基坑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁敏.深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用研究[D].重慶大學(xué),2012.

[2]潘威,趙軒.深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用研究[J].建設(shè)科技,2015,(7):109-110.

篇(6)

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化技術(shù)；應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對(duì)稱，盡量縮小質(zhì)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(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力荷載是十分不利的。

一、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型和方案

房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過(guò)程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣水平荷載就不會(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開(kāi)使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟是：設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束條件來(lái)計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中，要注意下面的幾個(gè)問(wèn)題。

1.前期參與

因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問(wèn)題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來(lái)，那么我們就能針對(duì)不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開(kāi)端。

2.細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒(méi)有具體數(shù)值量化的情況，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

3.地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，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。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的的功用

1.降低總造價(jià)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會(huì)加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。對(duì)于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會(huì)增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)有所降低，但是卻沒(méi)有屋蓋的效果那樣明顯。

2.提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會(huì)增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會(huì)加長(zhǎng)；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會(huì)減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長(zhǎng)也就會(huì)不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長(zhǎng)系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。

優(yōu)化方法的技術(shù)性實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，不僅可以實(shí)現(xiàn)建筑美觀、實(shí)用，而且在造價(jià)方面也有較大的節(jié)省，達(dá)到了建筑工程設(shè)計(jì)對(duì)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工的一般要求。通過(guò)使用優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，達(dá)到這5個(gè)方面的最佳結(jié)合，符合現(xiàn)今建筑商對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的效益的需求，也符合市場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的需求。

結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)在建筑工程中占有較大的比例，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。建筑設(shè)計(jì)部門和設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守“經(jīng)濟(jì)、適用、合理”的設(shè)計(jì)原則，精心設(shè)計(jì)，應(yīng)用現(xiàn)代化科技手段，選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)降低建筑工程造價(jià)并取得最大經(jīng)濟(jì)效益的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]張炳華.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2008:34-36.

[2]汪樹(shù)玉.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].基建優(yōu)化,2007:12-13.

[3]王光遠(yuǎn).工程結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)用方法[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007：35-37.

篇(7)

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一． 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅包括建筑的結(jié)構(gòu)本身，而且包括建筑的經(jīng)濟(jì)效益、居住的舒適度及建筑空間的使用率等等。所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按熙一定的基本原則。

(1)使不規(guī)則建筑平面布置產(chǎn)生規(guī)則結(jié)構(gòu)效應(yīng)的原則。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)不同功能的需求，通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)墻柱的布局和墻肢長(zhǎng)短，使建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和安全使用的目標(biāo)。

(2)提高建筑居住舒適度的原則。建筑居住的舒適度是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。為提高建筑居住舒適度應(yīng)該從建筑結(jié)構(gòu)、裝飾裝修、電氣安裝等各方面進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(3)保證建筑結(jié)構(gòu)整體安全度的原則。建筑結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在建筑的抗震設(shè)計(jì)，其標(biāo)準(zhǔn)已在我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》被提出。因此需要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及到的每個(gè)部件承載能力的可靠性，最終到達(dá)建筑結(jié)構(gòu)安全經(jīng)濟(jì)耐久的目標(biāo)。

(4)針對(duì)不同構(gòu)件采用不同安全系數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則。如果為了確保建筑的整體安全性而不分構(gòu)件的實(shí)際承載能力，對(duì)所有構(gòu)件均給予相同的安全系數(shù)，這樣反而會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理?？梢愿鶕?jù)建筑不同部位的承載能力設(shè)計(jì)其需要的安全系數(shù)，達(dá)到整體優(yōu)化的目標(biāo)。

(5)降低建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)的原則。在保證建筑結(jié)構(gòu)整體性能達(dá)到指標(biāo)的前提下，盡量考慮建筑的經(jīng)濟(jì)性。

二．建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)方法

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)以力學(xué)理論和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為理論基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)涉及到的各個(gè)變量進(jìn)行尋找優(yōu)化決策的先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)就是求極值問(wèn)題。

(1)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。建立正確合理的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，基于正確的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是得到正確優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)。例如，在優(yōu)化模型中，數(shù)學(xué)模型中的等式約束個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)小于設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)，這樣才能求得最優(yōu)解。

(2)優(yōu)化數(shù)學(xué)算法和優(yōu)化迭代控制。對(duì)于建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，雖然可用的優(yōu)化算法有多種，但是采用不同的優(yōu)化算法所得到的優(yōu)化效果和所花費(fèi)的求解時(shí)間會(huì)有差別。所以，快速、有效的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

(3)結(jié)構(gòu)分析方法。絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題難以采用解析法求解，而是采用數(shù)值法的方法。數(shù)值解的尋優(yōu)實(shí)際上是一個(gè)優(yōu)化迭代過(guò)程，而每次優(yōu)化迭代都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

實(shí)現(xiàn)以上提到的關(guān)鍵技術(shù)需要經(jīng)過(guò)建立可靠的優(yōu)化模型，然后采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法進(jìn)行求解。這其中選擇計(jì)算簡(jiǎn)便且正確率高的優(yōu)化算法顯得尤為重要。以下介紹幾種常用的優(yōu)化算法。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化準(zhǔn)則計(jì)算得到的最優(yōu)結(jié)構(gòu)必須滿足位移、應(yīng)力、臨界力等約束的優(yōu)化準(zhǔn)則。

2．1多目標(biāo)問(wèn)題的優(yōu)化方法

在許多實(shí)際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題中，對(duì)于大量的設(shè)計(jì)方案要評(píng)價(jià)其優(yōu)劣，往往要同時(shí)考慮多個(gè)目標(biāo)，即期望同時(shí)有多項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)值。這就需要運(yùn)用多目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化。其中包括主要目標(biāo)法、統(tǒng)一目標(biāo)法、分層序列法及寬容分層序列法等。

2．2滿應(yīng)力準(zhǔn)則法

滿應(yīng)力準(zhǔn)則法是以滿應(yīng)力為準(zhǔn)則，本算法為了使結(jié)構(gòu)的材料得到充分的利用，充分考慮各構(gòu)件在最少一種工況及最不利應(yīng)力的情況下達(dá)到材料的容許應(yīng)力的大小，因此發(fā)揮各構(gòu)件的最大使用限度。滿應(yīng)力準(zhǔn)則法包括應(yīng)力比法、齒行法及能量準(zhǔn)則法三種方法，其中，應(yīng)力比法是最基本最簡(jiǎn)單的迭代方法。齒行法是對(duì)應(yīng)力比法的一種改進(jìn)，主要體現(xiàn)在迭代的方法的優(yōu)化，在迭代過(guò)程中使每次的迭代點(diǎn)控制在主約束曲面上。通過(guò)合理的調(diào)整迭代點(diǎn)，使優(yōu)化目標(biāo)不斷接近。能量準(zhǔn)則法是以應(yīng)變能作為準(zhǔn)則，以盡量減少結(jié)構(gòu)使用材料為目的。

2．3有限元準(zhǔn)則法

結(jié)構(gòu)的有限元優(yōu)化分析主要運(yùn)用數(shù)學(xué)方法、力學(xué)原理及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等多方面結(jié)合形成的優(yōu)化分析方法。有限單元方法的主要用途之一就是計(jì)算力學(xué)問(wèn)題。它是將數(shù)學(xué)物理力學(xué)中的連續(xù)問(wèn)題離散化的一種近似計(jì)算方法。結(jié)構(gòu)的有限元分析方法具有很好的通用性，它可以應(yīng)用到各種結(jié)構(gòu)分析的模型上。

目前在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，使用最多的結(jié)構(gòu)分析方法是有限元法，因此，除了要求結(jié)構(gòu)分析方法的求解效率高外，能夠滿足優(yōu)化設(shè)計(jì)需要的網(wǎng)格自動(dòng)剖分技術(shù)也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2．4智能優(yōu)化準(zhǔn)則法

智能優(yōu)化準(zhǔn)貝q法主要體現(xiàn)在隨著算法發(fā)展越來(lái)越智能化，智能運(yùn)算在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。其中，遺傳算法和模擬退算法在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。遺傳算法的特點(diǎn)在于不依賴于具體問(wèn)題，運(yùn)用達(dá)爾文的進(jìn)化論的基本原理，處理工程中的離散變量?jī)?yōu)化問(wèn)題。模擬退火算法在隨機(jī)搜索上不僅引入了適當(dāng)?shù)碾S機(jī)因素，而且可以考慮影響目標(biāo)函數(shù)值的優(yōu)劣因素。

三 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型

運(yùn)用合理的并且科學(xué)的方法從諸多變量參數(shù)中選出重點(diǎn)的參數(shù)并建立函數(shù)模型從中得出最佳方案就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。如何建立優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型呢?筆者認(rèn)為，首先要選擇合理適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變量，因?yàn)楦鞣N設(shè)計(jì)變量的選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求的影響是巨大的，起著無(wú)可取代作用。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中將所涉及到的所有變量按照其自身重要性進(jìn)行劃分歸類，一些變化不大的參數(shù)可以定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)此項(xiàng)工作能減少很多計(jì)算和編程的工作量。其次，要確定選定的函數(shù)。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。① 所以在建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅要確保各種約束條件必須符合既定標(biāo)準(zhǔn)，還要找到符合條件的最佳解，并確立約束條件。

四 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)的日益發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)向自動(dòng)化方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高。同時(shí)CAD的圖形功能可以更直觀、快速、自動(dòng)地表達(dá)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，因而形成高集成化程度的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

(2)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)向智能化方向發(fā)展。智能優(yōu)化是指將計(jì)算智能引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，求得一種具有自組織、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等功能的優(yōu)化算法。這種算法更適合于解決建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)性問(wèn)題和非公式化問(wèn)題。這種優(yōu)化算法有利于具有智能輔助決策功能的專家系統(tǒng)的建設(shè)。

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)向系統(tǒng)化方向發(fā)展。系統(tǒng)優(yōu)化是指將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及施工涉及到的問(wèn)題等各個(gè)方面綜合起來(lái)作為一個(gè)大的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。系統(tǒng)的優(yōu)化需要對(duì)建筑的總體布局、結(jié)構(gòu)選型、工程實(shí)施規(guī)劃及施工管理等各個(gè)階段進(jìn)行優(yōu)化而到達(dá)最優(yōu)效果。

五 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指在滿足約束條件及按預(yù)定目標(biāo)下，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)求出最優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)方法，就是把各種技術(shù)工學(xué)的成果匯集并統(tǒng)一在一個(gè)建筑物上的表現(xiàn)。可以說(shuō)，“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”是結(jié)構(gòu)方案的方法，是把結(jié)構(gòu)應(yīng)有的狀態(tài)原原本本地表現(xiàn)在建筑上，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)所創(chuàng)作出的美麗的空間調(diào)和、躍動(dòng)感、緊張感，以及出色的居住性能。在這個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過(guò)程中，高速發(fā)展起來(lái)的各種各樣的技術(shù)工學(xué)被應(yīng)用、被統(tǒng)一，建筑的安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在優(yōu)化過(guò)程中得到充分考慮。

參考文獻(xiàn)

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【2】孫國(guó)正．優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用【M】．北京：人民交通出版社，2004．