李峰　劉睿

摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程施工的重要環(huán)節(jié)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，就要不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，以提高建筑的質(zhì)量和安全。本文首先分析了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的步驟，并結(jié)合自己的工作實(shí)踐多年的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略進(jìn)行了討論，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)4-5；措施

中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2016）13-145-02

前言

近年來(lái)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的活力和建筑市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力逐漸加強(qiáng)。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，為了滿足業(yè)主的需要，就需要不斷地優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能保證建筑工程的質(zhì)量和安全，也可以減少資本投資，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)的步驟

1.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案和優(yōu)化設(shè)計(jì)模型是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要組成部分。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在眾多的變量中選出重要的參數(shù)，針對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行函數(shù)模型的建立，從而計(jì)算出最優(yōu)解。通常來(lái)說(shuō)，模型的建立總共分為兩個(gè)部分：

①選擇較為合理的設(shè)計(jì)變量，這對(duì)模型的構(gòu)建有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)變量設(shè)計(jì)也會(huì)影響到參數(shù)的選擇，合理的計(jì)算變量能夠有效地減少計(jì)算編程的工作量：②確定目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)的確定要先找出能夠滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解，然后對(duì)約束條件進(jìn)行確定，約束條件包括尺寸、強(qiáng)度、彈塑性以及應(yīng)力等方面。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)候，要保證這些約束條件都在規(guī)定的范圍中，滿足設(shè)計(jì)所需的要求。

1.2設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及程序設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，很多約束條件和變量參數(shù)都會(huì)對(duì)優(yōu)化過(guò)程產(chǎn)生影響。所以在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該把所有的約束條件都轉(zhuǎn)化成非約束條件，確保優(yōu)化過(guò)程順利完成，同時(shí)，要全面地考慮到變量的因素，運(yùn)用科學(xué)合理的計(jì)算方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。程序設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)優(yōu)化計(jì)算好方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行程序的編寫(xiě)，將程序?qū)胗?jì)算機(jī)中，在后期的計(jì)算過(guò)程中只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算就夠更加直觀的得出結(jié)果。

1.3綜合結(jié)果的分析

結(jié)果分析是一個(gè)重要的步驟在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，計(jì)算計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)必須進(jìn)行詳細(xì)的分析，可以根據(jù)數(shù)據(jù)信息確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮各種障礙因素，最大限度保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的完成。在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要更多的資源和人力，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最終目標(biāo)最，并確保施工質(zhì)量的可靠性。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常要注意以下問(wèn)題：（1）在建筑經(jīng)濟(jì)技術(shù)之間的平衡，減少兩者之間的矛盾，在高技術(shù)的情況下，不需要花更多的錢(qián)。（2）完全理解這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，意識(shí)到由于技術(shù)改進(jìn)，減少不必要的經(jīng)濟(jì)消費(fèi)，因此，要采用重大技術(shù)應(yīng)用。

2.優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施

2.1確定科學(xué)的計(jì)算方法

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將使用大量的計(jì)算公式、計(jì)算程序，如果優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使用更多的數(shù)據(jù)計(jì)算，涉及大量的數(shù)據(jù)和計(jì)算方法。數(shù)據(jù)計(jì)算的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要更多關(guān)注不能帶有約束條件，如果有的話，也應(yīng)該轉(zhuǎn)換成沒(méi)有的，從而更能提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程中應(yīng)用到大量的計(jì)算方法，它們之間都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)師做出合理的選擇，結(jié)合工程的實(shí)際情況優(yōu)化是實(shí)用和簡(jiǎn)單的方法，有助于推進(jìn)工程進(jìn)度節(jié)約資金。

2.2詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果

針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，應(yīng)該首先從總體設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體效果，詳細(xì)分析的總體效果是否符合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，特別是對(duì)一些關(guān)鍵的指標(biāo)，分析的整體效果是一個(gè)至關(guān)重要的方面，比如結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定，需要從總體結(jié)構(gòu)，只有保證其整體結(jié)構(gòu)在很大程度上具有良好的穩(wěn)定，符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，因此，必須根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體效果進(jìn)行全面、詳細(xì)的分析，了解各方面的性能符合相應(yīng)的要求，在此過(guò)程中，還可以利用優(yōu)化設(shè)計(jì)思想和理念，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體效果設(shè)計(jì)、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念，應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的抗震性能是有非常明顯的效果和應(yīng)用價(jià)值。

2.3重視結(jié)構(gòu)材料的選擇

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)材料選擇是更重要的一個(gè)方面，因此，這種結(jié)構(gòu)的材料選擇，相應(yīng)的優(yōu)化也是非常必要的。一般來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，常用的材料是鋼、混凝土、磚和其他輔助建筑材料，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的影響更重要的是主體結(jié)構(gòu)材料的選擇，即在建筑結(jié)構(gòu)的組件，采用什么樣的材料建筑，當(dāng)然，建筑材料的選擇必須結(jié)合特定類型的建筑結(jié)構(gòu)特征及其相應(yīng)的功能正確選擇。比如一些大型工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)，適合選擇鋼鐵材料構(gòu)建相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)，相對(duì)于使用磚混凝土結(jié)構(gòu)和材料，鋼結(jié)構(gòu)在這種工業(yè)廠房中是最適用的。

2.4加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，基礎(chǔ)設(shè)施必須是一個(gè)至關(guān)重要的部分和相應(yīng)的優(yōu)化過(guò)程，還應(yīng)該的基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)作為核心任務(wù)來(lái)執(zhí)行。特別的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上應(yīng)主要包括以下內(nèi)容：（1）結(jié)合工程施工現(xiàn)場(chǎng)的一些實(shí)際地質(zhì)條件和地下水位條件分析的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可行性，盡可能改善基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性，避免沖突和當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)基礎(chǔ)。（2）類型的基礎(chǔ)設(shè)施的全面分析，從而最大程度上提高可靠性的基礎(chǔ)設(shè)施的類型，尤其是對(duì)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度類型用于準(zhǔn)確估計(jì)，是否能滿足建筑工程項(xiàng)目的基本要求，并確保其應(yīng)有的價(jià)值。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)混凝土施工計(jì)劃的審查詳細(xì)分析，特別是對(duì)于設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行全面分析，以確保它可以在隨后的施工順利進(jìn)行。

2.5科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)形式

建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇也是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵方面，選擇一個(gè)合適的建筑結(jié)構(gòu)形式能在很大程度上下最大程度的符合穩(wěn)定性和承載力條件要求，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全。一般來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選擇的基本形式和建筑的高度有較密切的關(guān)系，根據(jù)其對(duì)應(yīng)的高度選擇最合適的結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到理想的效果。一般常用的建筑結(jié)構(gòu)形式是框架結(jié)構(gòu)形式，使用這個(gè)框架結(jié)構(gòu)，有時(shí)也需要建立一些軸承剪力墻來(lái)促使其更好地分享一些力量，提高其整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.6充分考慮設(shè)計(jì)指標(biāo)

針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，還應(yīng)該關(guān)注其相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)審和比較，以確保建筑結(jié)構(gòu)的最終設(shè)計(jì)結(jié)果符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的各個(gè)方面，尤其是對(duì)于經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還應(yīng)加強(qiáng)控制和優(yōu)化，避免了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果很大程度上超出了最初的預(yù)算值，影響其后續(xù)使用，隨著當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于美觀性指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化也已經(jīng)成為了極為重要的一個(gè)方面。

2.7設(shè)計(jì)人員要重視細(xì)節(jié)的優(yōu)化

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要注意協(xié)調(diào)，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)該更多的關(guān)注在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。例子：為減少必須鋼筋的使用量，可以用冷軋鋼材代替普通鋼筋的使用，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，不僅可以提高高層建筑的抗震剪切強(qiáng)度的能力，并能降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)提高高層建筑的抗震性能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高層建筑安全性、實(shí)用性，決定于設(shè)計(jì)人員必須有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，其經(jīng)濟(jì)、美觀性的需求對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了思維創(chuàng)新的方面的要求。

3.結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有綜合性的特點(diǎn)，需要考慮各種因素，如水平荷載、變形等等，這些都是影響建筑工程施工質(zhì)量和施工安全的關(guān)鍵。因此，為了保證建設(shè)項(xiàng)目順利實(shí)施，提高工程施工的質(zhì)量，要不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，確定最佳施工方案。