工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)精選(九篇)

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第1篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

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.

第2篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的大力推動(dòng)下，工業(yè)建設(shè)得到了高效的發(fā)展。為了滿足現(xiàn)代工業(yè)建筑越來(lái)越高的要求，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)和各種因素要進(jìn)行全面的分析和研究以達(dá)到優(yōu)化工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的是十分必要的，保障工業(yè)建筑的安全性、可靠性和功能性。工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)格各不相同，主要是根據(jù)功能性的不同，設(shè)計(jì)者也會(huì)相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)出不同形式的建筑主體。我國(guó)目前的工業(yè)建筑大多是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)筑的。

關(guān)鍵詞：

工業(yè)建筑；優(yōu)化設(shè)計(jì)；鋼筋；結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)風(fēng)格多種多樣，不同建筑的功能性也大不相同，依據(jù)設(shè)計(jì)角度的不同，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要依據(jù)具體情況來(lái)制定的。工業(yè)建筑的建設(shè)是十分復(fù)雜的，對(duì)于建筑的荷載也是比較大的，為了解決在工業(yè)運(yùn)作上高分貝的噪音和污染物等情況需要對(duì)于工業(yè)建筑的建筑工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行更高層次的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討

1.1工業(yè)建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的

在現(xiàn)代工業(yè)建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同建筑優(yōu)化需求的目標(biāo)不同可以將其分為兩種。第一種是傳統(tǒng)概念上的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，其中包含了對(duì)于結(jié)構(gòu)成本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升以及能夠保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，完全滿足現(xiàn)代社會(huì)低碳環(huán)保的要求。第二種是通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的優(yōu)化目的來(lái)達(dá)到企業(yè)工業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑整體結(jié)構(gòu)的布局和設(shè)備的放置以及施工流程數(shù)據(jù)的分析和處理，以提高工業(yè)生產(chǎn)的工作效率，增加企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的隊(duì)伍建設(shè)

受到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化人員的要求具備專業(yè)性和技術(shù)性的影響，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化需要企業(yè)建立科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)隊(duì)伍為中心開展工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該包括專業(yè)的建筑工程師來(lái)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，還有要具備工藝技術(shù)人員來(lái)完成對(duì)于工藝布局和工藝流程的數(shù)據(jù)分析理解[1]，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行解讀，分析所設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案的可行性和合理性?；A(chǔ)團(tuán)隊(duì)中還需要配備相應(yīng)的工程機(jī)械設(shè)備工程，來(lái)完成對(duì)于設(shè)備的安置和使用和結(jié)構(gòu)布局等進(jìn)行分析處理，最終確保設(shè)備能夠安全合理的運(yùn)行。工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要做到以基礎(chǔ)團(tuán)隊(duì)為核心開展工作，才能確保在工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的科學(xué)發(fā)展。

1.3工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在的問題

在現(xiàn)代工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)研討和共享中，多數(shù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和建筑工程師都對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的提出了不同的見解。首先建筑物內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對(duì)空間美學(xué)的設(shè)計(jì)會(huì)造成產(chǎn)生巨大的影響。除此之外，在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的項(xiàng)目中，會(huì)因?yàn)椴糠衷O(shè)計(jì)人員因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足缺乏對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)布局的認(rèn)知，從而導(dǎo)致對(duì)建筑工藝的使用和了解不足，造成建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的成果不突出，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)許多企業(yè)對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的工作不支持、不認(rèn)可等問題。在上述工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，工業(yè)建筑物內(nèi)部對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是所有建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中最重要的方向。工業(yè)建筑施工建設(shè)的項(xiàng)目中占據(jù)總成本七成以上的是材料的費(fèi)用，其中鋼材料的價(jià)格就達(dá)到幾千元一噸。在保障建筑物整體工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用科學(xué)、合理的方式減少建筑物中鋼材料的使用比例可以有效的降低工程造價(jià)。因此對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中要合理優(yōu)化和使用鋼材料，實(shí)現(xiàn)降低成本的目標(biāo)，確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。我國(guó)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，由于部分工業(yè)建筑在概念性的優(yōu)化設(shè)計(jì)在整體設(shè)計(jì)方向上缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)，所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化中會(huì)存在較大的差異，嚴(yán)重影響了建筑物整體的設(shè)計(jì)和施工，針對(duì)這一特殊情況的產(chǎn)生，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計(jì)上應(yīng)該更加靈活的應(yīng)用和制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體方案，以具體的建筑數(shù)據(jù)作為參考依據(jù)來(lái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理，以提高優(yōu)化效果。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，由于工業(yè)結(jié)構(gòu)的特殊性，所以會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)部的管理工作需求以及數(shù)字化辦公產(chǎn)生一定的影響，在工業(yè)建筑使用之后仍然會(huì)有各崗位的人員不斷出入來(lái)操縱內(nèi)部各設(shè)備和軟件，因此在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化上需要充分考慮結(jié)構(gòu)布局的影響。綜合考慮各建筑內(nèi)部的設(shè)備使用和工作管理的需求，對(duì)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的分析和研究，提高企業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量，降低企業(yè)對(duì)成本的投入，提高企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

2工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法

2.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和設(shè)計(jì)方案

工業(yè)建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和屋蓋系統(tǒng)方案這三個(gè)方向上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化分析。可以在型號(hào)的選擇、受力分析時(shí)和資金等方面投入等實(shí)施的過(guò)程中圍繞結(jié)構(gòu)優(yōu)化的總體目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，以便最終能達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠、高效環(huán)保、以人為本的要求。通過(guò)參數(shù)的選擇和確定的方式來(lái)建筑工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在過(guò)程中可以通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)變量和約束條件的來(lái)對(duì)非線性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理。在方案結(jié)束后，通過(guò)編制來(lái)進(jìn)行運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最終確立。[3]

2.2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的注意事項(xiàng)

現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中，我國(guó)大部分建筑師都不會(huì)參與到前期方案的制定和設(shè)計(jì)上，對(duì)于結(jié)構(gòu)合理性和可行性的問題充分的認(rèn)知，在后期的工程建設(shè)和方案的設(shè)計(jì)中增加了困難，這就需要加大對(duì)于工程的投入和使用。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期就引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)理念，這樣不僅能夠從全局的角度來(lái)分析和理解工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求和作用，還能降低企業(yè)資金的投入，在工程的前期就進(jìn)行有效的控制。根據(jù)不同的建筑工程所處的地理環(huán)境、周邊位置以及選擇合適的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)制定工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。把握對(duì)于工業(yè)建筑內(nèi)部的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如在鋼筋的選擇上，要符合對(duì)于扭轉(zhuǎn)力和抗拉力的要求。[4]工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠通過(guò)對(duì)于優(yōu)化活動(dòng)的開展情況，來(lái)降低在管理過(guò)程中對(duì)人力、物力和移動(dòng)距離的投入，提高企業(yè)的工作效率，降低企業(yè)對(duì)于工業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)的成本投入?，F(xiàn)工業(yè)建筑內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益增多。對(duì)于工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)工藝的深入了解和探討，十分容易造成優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果不突出，達(dá)不到預(yù)期的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3建立完善的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系

目前國(guó)內(nèi)的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，由于對(duì)各工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)缺乏一個(gè)統(tǒng)一的指導(dǎo)和管理，就會(huì)出現(xiàn)建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化不合理的問題。因此在對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化之前就必須建立一個(gè)完整的管理體系，通過(guò)管理體系和工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中出現(xiàn)地問題進(jìn)行相互驗(yàn)證，來(lái)及時(shí)掌握管理體系中存在的問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決，并對(duì)管理體系進(jìn)行完善，相關(guān)崗位的工業(yè)人員也要針對(duì)管理體系的建立來(lái)采取更加合理的管理方式，不斷完善工作內(nèi)容，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化質(zhì)量管理的目標(biāo)，提高工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量和后期的使用效率。

3結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展速度在不斷的提高，工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的規(guī)模也在逐步的擴(kuò)大，新的工業(yè)園區(qū)對(duì)于園區(qū)內(nèi)的工業(yè)建筑的相關(guān)要求也更加的嚴(yán)格。針對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和特殊性，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)注度。充分利用工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案來(lái)優(yōu)化技巧、降低對(duì)于工業(yè)建筑的整體投入，節(jié)約成本，降低工程總資本的投入。同時(shí)要滿足工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中對(duì)工業(yè)職能的需求。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐步朝向白熱化的發(fā)展趨勢(shì)，企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理成本已經(jīng)成為影響企業(yè)在未來(lái)發(fā)展重要因素。

作者：吳琦 單位：大地工程開發(fā)（集團(tuán)）有限公司南京分公司

參考文獻(xiàn)

[1]李曉光.工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，10：194.

[2]吳士杰.對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的幾點(diǎn)思考[J].科技尚品，2015，9：14+19.

第3篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 基本原則 影響因素

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)不斷向前快速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)生存環(huán)境提出了更高要求，而建筑是人類物質(zhì)生存環(huán)境的重要載體。近年來(lái)，節(jié)能環(huán)保型社會(huì)建設(shè)理念的不斷深入人心，進(jìn)一步加劇了建筑的需求者與供應(yīng)者對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的需要。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不但滿足了投資者控制建筑投資成本的目標(biāo)，而且更加符合使用者對(duì)建筑本體功能的需求，從而實(shí)現(xiàn)了社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)效益的最大化。因此，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的節(jié)能環(huán)保型社會(huì)越來(lái)越成為可行。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在建筑工程的決策階段、設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段。在建筑工程的決策階段，確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所要達(dá)到的總體目標(biāo)，滿足本體功能，最大程度保障安全性，縮減投資成本；在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，確定每一個(gè)子系統(tǒng)及整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布局；在建筑工程的建設(shè)階段，以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為建設(shè)原則，組織建設(shè)好每一個(gè)子系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局。決策階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇是關(guān)鍵，設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是核心，建設(shè)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)是基礎(chǔ)，三個(gè)階段互相驗(yàn)證、互為補(bǔ)充、缺一不可。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本要求：

1）功能性。建筑是人類的基礎(chǔ)物質(zhì)生存環(huán)境，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的終極目標(biāo)就是為了滿足人類對(duì)物質(zhì)生存環(huán)境的最大化需求。對(duì)功能性的滿足也不再局限于傳統(tǒng)的實(shí)用，而是增添了舒適性、美觀性、協(xié)調(diào)性等多種新元素，滿足人類對(duì)基礎(chǔ)物質(zhì)生存環(huán)境的更高要求。

2）安全性。建筑作為人類生存的基礎(chǔ)生存環(huán)境，與人類的生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)，安全性成為建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必然考慮因素。一味追求建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，忽略決策階段、設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段的安全性，其作為建筑不但沒有任何實(shí)際意義，反而會(huì)給人類正常生產(chǎn)和生活帶來(lái)致命的危害。因此，安全性是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的必然考慮因素。

3）經(jīng)濟(jì)性。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)資源配置提出的新要求。經(jīng)濟(jì)性是指通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大化的節(jié)約各種材料資源，達(dá)到減少建設(shè)成本的目標(biāo)。另外，各種材料資源都存在一定的稀缺特性，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能科學(xué)合理的減少材料的使用量，節(jié)省建設(shè)材料使用成本。

4）環(huán)保性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)保性是繼經(jīng)濟(jì)性之后的一大更高要求，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)材料選用品種的環(huán)保、整體布局的環(huán)保來(lái)體現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展理念。在建筑資源的材料選用方面，在保證建筑本體功能性、安全性的基礎(chǔ)上，最大可能的選擇節(jié)能環(huán)保型材料，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的整體布局中，不僅強(qiáng)調(diào)建筑主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一與環(huán)保，也包括建筑建設(shè)過(guò)程中廢舊材料的處理與應(yīng)用，更不能忽略建筑未來(lái)使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的重要影響。另外，材料選用的環(huán)保、整體布局的環(huán)保也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中安全性的體現(xiàn)。

2. 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)格按照一定的基本原則。

2.1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)。有規(guī)則建筑體型和平面布置的結(jié)構(gòu)，因其受力較簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低。但由于不同使用功能的需要，建筑的體型和平面布置是多種多樣的，不可能因結(jié)構(gòu)要求規(guī)則而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作提出無(wú)理要求，倒是可以在滿足不同使用功能的前提下，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)墻、柱的布局和墻肢長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)，使不規(guī)則的建筑體型和平面布置產(chǎn)生規(guī)則結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，同樣可以使建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和安全使用的預(yù)定目標(biāo)。

2.2 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)。

2.3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)。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)包含結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)選、傳力途徑的科學(xué)性、構(gòu)件布置的合理性、構(gòu)件和材料選用的正確性等內(nèi)容；我們應(yīng)該把盡可能提高建筑投入使用后的舒適度作為建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一條重要基本原則。

2.4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)。無(wú)數(shù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)證明:由于現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的約束作用，可以在很大程度上提高樓蓋梁的承載能力，最高時(shí)可提高約1.5倍而現(xiàn)行國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件卻小能準(zhǔn)確反映現(xiàn)澆樓板的這種約束作用，因此，按力學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的話，對(duì)現(xiàn)澆樓蓋梁而言，它的安全系數(shù)就偏高了許多。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的影響因素

通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)建筑本體功能與控制建筑造價(jià)成本的重要手段。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅是通過(guò)受力計(jì)算，準(zhǔn)確地計(jì)算出所需的鋼筋用量和布置方式，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力最佳、鋼筋用量最省、功能最齊全，其實(shí)這是不對(duì)的，至少是不全面的。因?yàn)槿魏我淮苯ㄖ慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案提出之后，從結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)件布置開始就已經(jīng)存在是否優(yōu)化的問題，再加上隨后的每一個(gè)設(shè)計(jì)程序也都需要結(jié)構(gòu)工程師去進(jìn)行精心思考、準(zhǔn)確計(jì)算和合理選用建筑材料等全過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能最終產(chǎn)生優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不應(yīng)僅僅在結(jié)構(gòu)本身，而是應(yīng)包括建筑的各方面，比如，提高建筑空間利用率、增加建筑投入使用后的舒適度和提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益（性價(jià)比）等。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)建筑的本體功能性、安全性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。因此，在保障全面發(fā)揮建筑本體功能性、保證安全性的條件下追求建筑投資建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性是建筑建設(shè)的科學(xué)合理選擇。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，未來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者將遵循功能性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性四位一體的設(shè)計(jì)思路，真正實(shí)現(xiàn)未來(lái)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，為人類提供一個(gè)更好的物質(zhì)生存與發(fā)展環(huán)境。

4. 結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究是一個(gè)非常復(fù)雜的綜合決策問題。 適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工是進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)的一般原則。我們需在實(shí)踐過(guò)程中多實(shí)踐、多探索，以最低的造價(jià)實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、合理和美觀的設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳家模，陳玲霞，苗麗. 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì). 2008(07)

[2] 朱小國(guó)，謝飛野. 差異演化算法在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(02)

[3] 晏育松.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問題研究[D]. 南昌大學(xué) 2010

[4] 譚俊清.高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究與軟件開發(fā)[D]. 西安建筑科技大學(xué) 2001

第4篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；房屋建筑；應(yīng)用；分析

1 房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法理念及意義的概述

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們不僅對(duì)自身物質(zhì)方面的要求有所提高，精神文明建設(shè)也逐步成為一種標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)尚。對(duì)于人居環(huán)境方面的改善主要體現(xiàn)在于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與美觀設(shè)計(jì)之間相互協(xié)調(diào)、密切配合的表現(xiàn)。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求在于建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有適用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性和便于施工等幾個(gè)方面的特點(diǎn)和作用，而本文所講的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是基于以上基本要求作更進(jìn)一步、更深層次、更為合理地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使建筑工程既能夠滿足美觀造型、結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃等方面的實(shí)際意義，還能夠歸根結(jié)底地提供服務(wù)于人民一個(gè)良好的生活居用環(huán)境。

房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是通過(guò)對(duì)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案、圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案以及一些其他細(xì)部結(jié)構(gòu)等方面的綜合設(shè)計(jì)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)一切以從實(shí)際出發(fā)為基本原則，并結(jié)合實(shí)際工程情況，以計(jì)劃成本控制為中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念。

具體的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)首要的工作是要建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，我們必須認(rèn)識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)，利用這些關(guān)鍵參數(shù)建立起來(lái)的函數(shù)模型，然后通過(guò)科學(xué)的計(jì)算手段得到函數(shù)模型的最優(yōu)解，一般建立函數(shù)模型的程序有設(shè)計(jì)變量的選擇、目標(biāo)函數(shù)等辦法。在得到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型之后的主要工作內(nèi)容是要制定一套科學(xué)合理地計(jì)算方案，通常認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)屬于一種非線性的優(yōu)化選擇問題，可以通過(guò)采取拉氏乘子法等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)等方法手段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)模型最優(yōu)解的計(jì)算，計(jì)算得到最優(yōu)解之后就可以確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義在于可以有效降低建筑工程的總成本造價(jià)和提高建筑工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性兩方面。相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，采用建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)方法可以有效降低工程成本造價(jià)25%左右。如對(duì)多層或高層建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，由于層數(shù)越多單位建筑面積自然就會(huì)越少，從一定程度上還是可以做到節(jié)約土地占用的成本費(fèi)用就是一例。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以對(duì)施工材料的性能利用更為合理化，使得建筑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間的相互協(xié)調(diào)更為充分，從而提高了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在房屋建筑中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐應(yīng)用是目前一個(gè)比較重點(diǎn)的課題之一。主要是利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是在不改變房屋建筑的使用性能的前提下能夠達(dá)到降低工程成本造價(jià)和提高經(jīng)濟(jì)性的目的。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用還是比較廣泛的，一般應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)等各個(gè)分部階段過(guò)程，通常都可以發(fā)揮一定的效益。但是，在應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的同時(shí)，我們還需要對(duì)一些在實(shí)踐過(guò)程中的問題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注：

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用需注意到前期的參與

房屋建筑項(xiàng)目的投資計(jì)劃在實(shí)際工程中的影響因素非常復(fù)雜繁多，前期方案確定的質(zhì)量好壞會(huì)直接影響建筑項(xiàng)目的總投資成本，而就目前普遍存在的前期方案的確立問題就是在前期方案階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)并不參與其中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)忽略或不考慮建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性，這樣的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成直接的影響，在后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中往往被增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的困難度且在建筑項(xiàng)目總投資上增加了一定的成本。想象一下，如果在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能完全地參與其中，那么我們就能從容地針對(duì)不同的建筑類別要求，優(yōu)化選擇合理地結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方案，一定可以避免以上情況的發(fā)生。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)于同一建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案都均勻許多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置情況。如果已經(jīng)確定了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置的建筑工程，也有在同種荷載情況下存在不同的分析辦法。在一般的分析過(guò)程中，對(duì)于設(shè)計(jì)的參數(shù)、設(shè)計(jì)的材料以及設(shè)計(jì)試驗(yàn)承載能力的取值都不是只有一種取值情況。尤其是在處理一些建筑工程細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題時(shí)，還須面對(duì)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決等情況，作為設(shè)計(jì)工作人員就不得不通過(guò)自身的判斷能力根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定內(nèi)容與指導(dǎo)展開設(shè)計(jì)。因此可以看出，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)主要應(yīng)用于沒有具體的數(shù)值量化的情況中，一般在采用概念設(shè)計(jì)方法的實(shí)際情況是可以通過(guò)有效數(shù)值作為一種輔和參考性的設(shè)計(jì)依據(jù)，以避免在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)較大的誤差或偏差，并利于設(shè)計(jì)結(jié)果能夠達(dá)到最佳的效果。

2.3 概念設(shè)計(jì)能夠處理的實(shí)際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題是非常廣泛的，我們所期望的是能夠通過(guò)概念設(shè)計(jì)，房屋建筑工程結(jié)構(gòu)能夠在遭遇各種不同外部荷載作用下不會(huì)受到嚴(yán)重破壞或能夠?qū)⑵茐某潭冉档阶畹汀Ｒ虼?，在分析如何能夠?yīng)對(duì)建筑工程在一定期間內(nèi)所有可能遭遇的各宗不確定的破壞因素應(yīng)該成為概念設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。尤其是在擬建工程項(xiàng)目地區(qū)內(nèi)的地震活動(dòng)作用最難以捉摸清楚，且地震的破壞作用通常也非常大，所以在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中必須要了解到擬建工程所在地區(qū)內(nèi)在一定歷史年限內(nèi)的地震活動(dòng)等一系列自然災(zāi)害的發(fā)生情況，然后充分考慮到建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一些有助于提高建筑整體結(jié)構(gòu)抗震能力的措施辦法，而且應(yīng)主要避免設(shè)計(jì)不利于抗震效果的結(jié)構(gòu)做法。因此，在房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中必須要在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中貫穿一種抗震設(shè)防的思想且以概念設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

2.4 房屋建筑下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先任務(wù)是要選擇一套合適的優(yōu)化方案，如果是深基礎(chǔ)，那么就需要先對(duì)擬建工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘察情況全面了解到，然后再綜合其他現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的條件因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計(jì)，這樣做可以有效節(jié)約造價(jià)成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在房屋建筑中的應(yīng)用，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生產(chǎn)技術(shù)水平的提高以及人們對(duì)于居用建筑功能要求的不斷改變，目前已經(jīng)得到了極大的推廣與發(fā)展。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作同樣是一項(xiàng)事無(wú)巨細(xì)的工作，只有在今后更多的實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題才能夠在未來(lái)的房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。對(duì)于專業(yè)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)要把提高設(shè)計(jì)質(zhì)量作為終身奮斗的目標(biāo)，為國(guó)家建設(shè)行業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。

參考文獻(xiàn)

[1] 張炳華，王亞飛；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；2008，11（07）：34 - 36

[2] 張友鴻；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少建筑投資成本[J]；陜西建筑；2008，09（11）：12 - 13

[3] 王鵬遠(yuǎn)，林振國(guó)；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；2007，13（11）：35 - 37

[4] 盧曉菲，黃淼，唐宏；房屋加層外框架結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]；哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)；2009，07（04）：102 - 104

作者簡(jiǎn)介：

第5篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

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

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的概述

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的概念

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的是在滿足房屋建筑的基本功能需求和舒適度要求、滿足建筑質(zhì)量安全和美觀度要求的前提下，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)進(jìn)行控制。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化需要對(duì)空間資源、設(shè)備資源、材料資源、經(jīng)濟(jì)資源進(jìn)行充分利用和合理配置。這種優(yōu)化設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠節(jié)省5%～33%的工程造價(jià)，所以在項(xiàng)目施工中，要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原理出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)建筑設(shè)計(jì)的總體要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡量減小質(zhì)量中心和剛度中心的差異，保證建筑在水平荷載的作用下不會(huì)產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。建筑平面結(jié)構(gòu)盡量采用對(duì)稱和規(guī)則的方式，在滿足建筑相應(yīng)的功能條件下，使豎直方向上相應(yīng)的承重構(gòu)件保持上下貫通。為了保證結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔性和設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性，盡量減少轉(zhuǎn)換層的使用。豎向剛度應(yīng)采取漸變的方式，避免水平荷載作用產(chǎn)生應(yīng)力集中，產(chǎn)生剛度突變。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性分析

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷變化與發(fā)展，人們對(duì)于建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)過(guò)程逐漸重視，新的技術(shù)以及理念也在不斷地被應(yīng)用于其中，同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及引來(lái)建筑行業(yè)新的變革與發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是采取先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段及理念，在有限的空間范圍內(nèi)進(jìn)行完整的、合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將使用空間最大化，同時(shí)還要特別注意構(gòu)件與構(gòu)件之間，結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的空間布局。這也是檢驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)工程師是否優(yōu)秀的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)不僅僅體現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念上，而且其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)也是極其重要的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于工程師的設(shè)計(jì)手段又提出了新的標(biāo)準(zhǔn)與要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不僅僅要掌握專業(yè)的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)還要掌握基本的計(jì)算機(jī)技能，將設(shè)計(jì)理念與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使其設(shè)計(jì)水平上升到一個(gè)新的高度。

3、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義

3.1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括很多內(nèi)容，主要分為房屋總體結(jié)構(gòu)和分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個(gè)部分?？傮w結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括房屋基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化、房屋頂部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、房屋維護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、房屋細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。不管是總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化還是分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化都對(duì)選型布置、結(jié)構(gòu)造型、構(gòu)件受力、工程造價(jià)等進(jìn)行了合理的優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行創(chuàng)新，把設(shè)計(jì)對(duì)象設(shè)計(jì)得更為完善。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

3.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)功能性

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠根據(jù)工程的需求對(duì)結(jié)構(gòu)造型、受力性能、結(jié)構(gòu)材料等進(jìn)行優(yōu)化配置。比如選擇圓形、方形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)能夠增加結(jié)構(gòu)的受力性能。因此，工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)，是工程實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又安全，既美觀又實(shí)用的途徑。

3.2.2 節(jié)約造價(jià)

建筑工程造價(jià)控制是保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的關(guān)鍵因素。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠降低15%～30%的工程造價(jià)，具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)性。房屋建筑大多是多層建筑，甚至很多都是高層建筑，層數(shù)的增加會(huì)因?yàn)榻ㄖ娣e的增加而增加投資。層數(shù)增加對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的要求也隨之增加，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，承重墻、梁、柱的承載等級(jí)和抗震性能都要隨之增加，因而提高了房屋的造價(jià)。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的空間和層面，合理選用結(jié)構(gòu)構(gòu)件并利用結(jié)構(gòu)的各種性能。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性增加、抗震性增加不僅可以減少結(jié)構(gòu)所需物料，還能減少基礎(chǔ)和裝修物料，達(dá)到統(tǒng)一協(xié)調(diào)的目的，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)和安全。

二、制約我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的因素

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)過(guò)程：建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型；選擇正確的優(yōu)化方法；選定所使用的函數(shù)和變量；確定設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)編寫計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言；通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)果，然后對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要存在兩方面問題：如何將設(shè)計(jì)中的問題轉(zhuǎn)化到能夠反應(yīng)問題實(shí)質(zhì)的優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型中；如何選擇最優(yōu)化的方法求得該數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解決方案。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在發(fā)展速度、研究深度以及應(yīng)用推廣上都落后于結(jié)構(gòu)分析，其中一個(gè)最重要的原因就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的難度很大。一般情況下，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量個(gè)數(shù)較多。且變量個(gè)數(shù)隨問題的復(fù)雜度的增加而急劇增加，難以區(qū)分主動(dòng)變量與被動(dòng)變量。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件在種類和數(shù)量上也有很多，并且約束條件通常比變量個(gè)數(shù)要大得多，有時(shí)難以區(qū)分有效約束或無(wú)效約束，這也給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工程帶來(lái)了很大的困難，有時(shí)很難確定要選擇哪種目標(biāo)函數(shù)和變量。對(duì)于不同的建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)其具體情況選用對(duì)其最優(yōu)化、最合理的目標(biāo)函數(shù)，以達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。所以針對(duì)一個(gè)具體的建筑項(xiàng)目，選擇一個(gè)科學(xué)合理的目標(biāo)函數(shù)是非常重要的，必須要謹(jǐn)慎。同時(shí)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和靈敏度分析時(shí)，對(duì)于實(shí)際問題一般很少有只進(jìn)行一次優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析就能成功的。對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析是一項(xiàng)代價(jià)很大的工作，這就意味著在對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行多次反復(fù)的結(jié)構(gòu)分析時(shí)，需要付出昂貴的代價(jià)。通常每做一次結(jié)構(gòu)分析就要接著做一次靈敏度分析，有時(shí)靈敏度分析的代價(jià)比結(jié)構(gòu)分析還要大。所以總體來(lái)看，所要付出的代價(jià)就更大了，這就使得我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化發(fā)展受到了制約。

三、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

1、制定合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要考慮許多因素，如結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的使用、實(shí)施等方面。因此，必須要設(shè)計(jì)出不影響工程進(jìn)度要求的合理設(shè)計(jì)方案，而不僅僅是單純的數(shù)學(xué)理論。所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際的工程來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在選擇設(shè)計(jì)變量時(shí)要以少而精為原則，選擇對(duì)目標(biāo)函數(shù)影響最大的參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。而其他參數(shù)作為常量使用，或不作為獨(dú)立的變量來(lái)使用。嚴(yán)格按照約束條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣可以縮小設(shè)計(jì)變量的可行域，減輕結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作量。目標(biāo)函數(shù)作為判斷結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，要制定一個(gè)全面的目標(biāo)函數(shù)是很難的，因此，一般選取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要特征或因素來(lái)選取目標(biāo)函數(shù)，并且要針對(duì)具體的工程和實(shí)際情況來(lái)制定最合理的目標(biāo)函數(shù)。

2、建立綜合評(píng)定指標(biāo)體系

20世紀(jì)70年代，由美國(guó)一位教授提出的層次分析法充分體現(xiàn)了定性與定量相結(jié)合的方式。這種方法把復(fù)雜的問題分解成若干有序的層次，并且根據(jù)對(duì)一些客觀事實(shí)的判斷，對(duì)每一層次的重要性給予定量的表示，利用數(shù)學(xué)方法確定每一層次的相對(duì)重要性次序，再通過(guò)對(duì)各層次的分析導(dǎo)出對(duì)整個(gè)問題的分析結(jié)構(gòu)。

3、綜合評(píng)定指標(biāo)體系的使用方法

在使用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，將我國(guó)的城市按大小大體分為三類，然后通過(guò)聚類分析方法和相關(guān)的程序?qū)δ骋活惓鞘械慕?jīng)濟(jì)、歷史、文化、氣候等因素的區(qū)別與相似度進(jìn)行分析，再將其劃分成若干類。通過(guò)調(diào)研獲得某類地區(qū)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，然后再利用層次分析法和相關(guān)程序計(jì)算出該地區(qū)各層次因素的權(quán)重值。以此類推，計(jì)算出我國(guó)其他地區(qū)的數(shù)據(jù)特征。存儲(chǔ)在特殊的數(shù)據(jù)庫(kù)中，綜合各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)出標(biāo)準(zhǔn)及待選方案的得分表。再利用灰色聚類評(píng)價(jià)方法程序或迷糊評(píng)價(jià)方法及程序，計(jì)算出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

4、提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平和職業(yè)修養(yǎng)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)最終還是取決于設(shè)計(jì)人員的自身修養(yǎng)，符合人們的視覺美感和應(yīng)用價(jià)值的建筑才是完善的，才能真正彰顯出建筑的質(zhì)量和水準(zhǔn)，做到全方面的有序、高效。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須提高自身的責(zé)任意識(shí)。既要掌握高超的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)本領(lǐng)，還要注意團(tuán)隊(duì)協(xié)作。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)涉及到各個(gè)方面，不可能由一個(gè)人來(lái)獨(dú)自完成。需要各方面的設(shè)計(jì)人員團(tuán)結(jié)協(xié)作，才能設(shè)計(jì)出更加優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。

5、優(yōu)化資源配置提高原料效率

建筑材料是建筑工程的基本元素，然而不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案很容易造成原料的浪費(fèi)。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注意選取適當(dāng)?shù)慕ㄖ牧稀Ｔ谔嵘ㄖ栏械耐瑫r(shí)，提高建筑材料的利用率，減少對(duì)材料的浪費(fèi)，這也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的一個(gè)重要因素。

結(jié)束語(yǔ)：

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使房屋更加安全經(jīng)濟(jì)和美觀，能夠滿足人們不斷提高的對(duì)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求。在以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，使建筑物的設(shè)計(jì)更為實(shí)用，更為安全，更為美觀經(jīng)濟(jì)，提高建筑物的質(zhì)量，保證建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳展智 淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之優(yōu)化設(shè)計(jì)[J] 建材與裝飾 2012（1）

[2]余金鳳 有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析[J] 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2013（2）

第6篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

關(guān)鍵詞斜拉橋；工程；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；模型；設(shè)計(jì)；方法；

中圖分類號(hào)：U448.27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

引言

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和米歇爾麥斯威爾桁架似乎已有百年，從施密特使用數(shù)學(xué)規(guī)劃求解結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)也有40多年的歷史，特別是在過(guò)去30年中，理論，算法和應(yīng)用方面都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的航天，機(jī)械，土木工程，水利工程，橋梁，鐵路，汽車，紡織和輕工業(yè)，能源工業(yè)和軍事工業(yè)等方面，主要治療這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，或大規(guī)模的工程建設(shè)，或產(chǎn)量大，汽車，機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究也延伸到了土地資源的開發(fā)和利用，環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)保護(hù)，和海洋工程等領(lǐng)域，并作為一種技術(shù)手段解決諸如系統(tǒng)識(shí)別，工程反分析問題。

一、關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概述

一個(gè)好的設(shè)計(jì)應(yīng)該首先確保工程結(jié)構(gòu)具有足夠的可靠性，即：滿足工程結(jié)構(gòu)的安全性，適用性和耐久性要求。在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間，人們主要集中在結(jié)構(gòu)可靠性，隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)代計(jì)算工具和方法，人們?cè)絹?lái)越注重經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在科學(xué)的結(jié)構(gòu)分析方法出生之前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于經(jīng)驗(yàn)的方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的就是滿足安全使用，該方案還僅僅是不可行解，最優(yōu)解。只檢查安全性檢查功能。隨著生產(chǎn)的迅速發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，結(jié)構(gòu)工程師和逐步掌握結(jié)構(gòu)分析的理論和方法應(yīng)用于工程實(shí)踐，初期由于理論的不完善和計(jì)算手段的限制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然傾向于結(jié)構(gòu)安全和較少考慮計(jì)劃經(jīng)濟(jì)。在近代，特別是在業(yè)務(wù)研究，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有限元方法的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)的方案已成為可能，為應(yīng)運(yùn)而生的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。

二、斜拉橋優(yōu)化模型的建立

斜拉橋的設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度，剛度，變形，頻率和其他要求和施工要求。在本文中，這些規(guī)定的約束函數(shù)形式，他們通常是設(shè)計(jì)變量的隱式函數(shù)。

2. 1頻率約束條件

橋梁結(jié)構(gòu)頻率（特別是低階）反映了結(jié)構(gòu)尺寸，類型，材料類型和邊界條件和特點(diǎn)，考慮結(jié)構(gòu)的總體頻率作為約束條件之一。為防止斜拉橋發(fā)生共振，或避免一些負(fù)面頻率區(qū)域的情況下，大橋斜拉橋動(dòng)力特性應(yīng)符合一定的要求。此外，研究表明，基本頻率的橋梁結(jié)構(gòu)最直接地反映沖擊系數(shù)，橋梁結(jié)構(gòu)按照通常的做法，在國(guó)內(nèi)外各種橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，用于在車輛荷載垂直靜態(tài)效應(yīng)的基礎(chǔ)上乘以增大系數(shù)為移動(dòng)車輛荷載垂直動(dòng)態(tài)效果，即

Sz = ( 1+ u) Si

式中: Sz在移動(dòng)車輛荷載作用下, 橋梁結(jié)構(gòu)在豎向產(chǎn)生的總荷載效應(yīng);

Si在移動(dòng)車輛荷載作用下, 橋梁結(jié)構(gòu)在豎向產(chǎn)生的靜力效應(yīng);

(1+ u) 考慮移動(dòng)車輛荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù).

(1+ u)定義為沖擊系數(shù). 從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和理論研究得知, 每次移動(dòng)車輛( 一輛或多輛)過(guò)橋時(shí), 對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大豎向動(dòng)力效應(yīng)均出現(xiàn)在最大靜力效應(yīng)處, 因此在取得每次移動(dòng)車輛過(guò)橋時(shí)的應(yīng)變( 應(yīng)力或撓度) 的時(shí)間歷程曲線的基礎(chǔ)上, 沖擊系數(shù)( 1+ u) 亦可用下列公式來(lái)描述, 即

( 1+ u) = ydmax/ Y jmax

式中: Yjmax 在最大豎向動(dòng)力效應(yīng)處的靜力應(yīng)變( 應(yīng)力或撓度) 的最大值;Y dmax與Y jmax對(duì)應(yīng)的動(dòng)應(yīng)變( 應(yīng)力或撓度) 的最大值.通過(guò)對(duì)實(shí)橋的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行回歸分析, 總結(jié)出沖擊系數(shù)與基頻f 1之間的函數(shù)關(guān)系如下

(1+ u) = 0. 9843+ 0. 4068logfi

并且指出, 無(wú)論是橋梁建筑材料，結(jié)構(gòu)類型，如果有區(qū)別，不論大小，如果有區(qū)別，只要是相同的基本頻率的橋梁結(jié)構(gòu)，在相同的條件下行動(dòng)的車輛荷載，可以得到相同的脈沖函數(shù)。本文介紹的基本頻率（或頻率）為約束條件也可以對(duì)沖擊系數(shù)的研究將幫助。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中, 橋梁結(jié)構(gòu)整體頻率特性以兩種約束函數(shù)的形式表述:

其中W , W為預(yù)先設(shè)定的頻帶的下、上限,W i , W j為關(guān)切頻率, 是臨近約束頻率的固有頻率. 本文利用序列二級(jí)算法求解形如W2i≤W2, W2j≥W2的數(shù)學(xué)模型.第一級(jí)優(yōu)化是求解在尺寸約束及頻率下限約束下的優(yōu)化問題. 由于頻率下限約束限制了結(jié)構(gòu)的尺寸上限, 為了使結(jié)構(gòu)在滿足約束條件的前提下有一個(gè)較大的選擇余地, 目標(biāo)函數(shù)應(yīng)取原目標(biāo)函數(shù)( 重量) 的最大值. 第一級(jí)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型為

第二級(jí)優(yōu)化求解在頻率上限及約束下的目標(biāo)函數(shù)極小值( 結(jié)構(gòu)最輕重量) 問題. 只是在該優(yōu)化問題中, 尺寸約束的上限應(yīng)取由第一級(jí)優(yōu)化求得的優(yōu)化值, 這樣形成了新的設(shè)計(jì)空間. 第二級(jí)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型為

2. 2斜拉橋優(yōu)化模型的建立

通常帶頻率約束的優(yōu)化計(jì)算模型表達(dá)式為

其中, m, n 分別表示約束條件數(shù)和設(shè)計(jì)變量數(shù),

斜拉橋設(shè)計(jì)參數(shù)的分析表明：斜拉橋結(jié)構(gòu)主要受的特點(diǎn)，主跨比，邊，角和束電纜，塔電纜截面尺寸效應(yīng)。此外，斜拉橋是平均靜定結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整線張力可以有效減少體重開始溫度，造成梁彎曲位移。本文取按有限元?jiǎng)澐值娜珮蚋鲉卧慕孛嫣匦? 面積A i、慣性矩I i)為設(shè)計(jì)變量建立優(yōu)化模型. 定義目標(biāo)函數(shù)為

式中pi為結(jié)構(gòu)各種材料比重, Ai為結(jié)構(gòu)各斷面面積、li為結(jié)構(gòu)各單元長(zhǎng)度、c1為各部分結(jié)構(gòu)造價(jià)( 包括材料費(fèi)、勞動(dòng)力價(jià)格等) .

三、優(yōu)化求解方法

本研究主要是關(guān)于斜拉橋的動(dòng)力優(yōu)化問題的基本概念，將“三個(gè)支柱”理論，即結(jié)構(gòu)分析，優(yōu)化模型及算法結(jié)構(gòu)分析采用有限元方法用于優(yōu)化設(shè)計(jì)的狀態(tài)變量（即，撓度，應(yīng)力，特征值優(yōu)化模型）。建立綜合考慮的分析變量的（橫截面面積，慣性矩，幾何尺寸，形狀參數(shù)，如彈性模量）和設(shè)計(jì)變量（使用組件的大?。┲g的聯(lián)系以及建立目標(biāo)函數(shù)（通常結(jié)構(gòu)成本和重量）和約束功能和優(yōu)化算法求解非線性選擇約束優(yōu)化方法可行方向的方法。除了加快算法的效率，采取有效的近似方法，并介紹了敏感性分析的方法計(jì)算的優(yōu)化過(guò)程中所使用的目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的梯度。 類似的做法常見于一些國(guó)內(nèi)外大型軟件, 如Access, SAPOP, START S 以及 I-DEAS 等系統(tǒng)中. 圖 1 表示了優(yōu)化迭代過(guò)程的流程, CBDEA 可看作“黑箱式”尋優(yōu)程序塊。

第3 步利用了泰勒一階近似法( T SA) , 其近似式可表為

第 7 步計(jì)算搜索步長(zhǎng)使用了一步步檢驗(yàn)與糾錯(cuò)的方法, 在循環(huán)的每一步都要使目標(biāo)函數(shù)按比例減小一個(gè)量. 定義目標(biāo)函數(shù)的減小量為原值的β值, 即 f ( Xk+ 1) =β f ( X k) ( 0. 90 ≤β≤0. 95)。

在結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化，尋求有效的計(jì)算結(jié)構(gòu)固有頻率和振型對(duì)于設(shè)計(jì)變量的靈敏度的方法是非常重要的。此外，敏感性分析也被用來(lái)計(jì)算搜索方向，構(gòu)造函數(shù)和參數(shù)修改研究。 Fox, Adelman, Haftka, Gardani 等人都給出了一些計(jì)算公式, 本文主要應(yīng)用中心有限差分法進(jìn)行了該方面的研究。

在無(wú)法或難以提供解析梯度值，不同梯度值的精度，算法的收斂性將產(chǎn)生較大的影響。采用高精度差分方法是一種有效的方法來(lái)提高精度，但計(jì)算會(huì)帶來(lái)的副作用，并運(yùn)用可行方向法企的主要目標(biāo)之一是盡量減少一些功能評(píng)價(jià)的目的。因此，本文采用的計(jì)算中心差分法。沒有更多的功能評(píng)價(jià)的前提下的差別，一步長(zhǎng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以當(dāng)變量和約束函數(shù)值的迭代過(guò)程中發(fā)生變化時(shí)，差一步變化，可以有效地提高準(zhǔn)確性差。方法如下, 取差分步長(zhǎng)因子a 為

a=10-5×Xi,102

并且滿足要求

如不滿足, 則作如下修改

四、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在橋梁工程中的應(yīng)用狀況

雖然早在第十九世紀(jì)中葉出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，但由于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量，復(fù)變函數(shù)來(lái)管理，需要大容量和手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)等原因，優(yōu)化設(shè)計(jì)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究后。在十九年代開始有了橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。在最早的發(fā)展最為成熟的桁架橋的設(shè)計(jì)優(yōu)化。大跨度橋梁設(shè)計(jì)研究是在第二十世紀(jì)末，大跨度橋梁和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，逐步發(fā)展。由于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不確定的頻率較高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)變量較多等原因，進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)難度大。以往的研究還只是一種局部?jī)?yōu)化，如：索力優(yōu)化，優(yōu)化，動(dòng)態(tài)優(yōu)化等。

大跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是目前主要集中在局部?jī)?yōu)化，全局優(yōu)化和優(yōu)化理論在三個(gè)方面。局部最優(yōu)不等于整體最優(yōu)，但有利于整體最優(yōu)，并促進(jìn)發(fā)展的橋梁結(jié)構(gòu)。由于局部最優(yōu)設(shè)計(jì)變量的相對(duì)較少，研究的難度大大降低，研究的深度和更深入的。大跨度橋梁的局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化一直參與了大跨度橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的所有方面，包括：加勁梁截面優(yōu)化，調(diào)整索力優(yōu)化，電纜或索力優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，索塔，或吊索錨固優(yōu)化，懸索橋錨碇的優(yōu)化，墩基礎(chǔ)的優(yōu)化。大跨度橋梁靜不定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)變量，建筑設(shè)計(jì)涉及到很多因素，因此，必須進(jìn)行全面的整體優(yōu)化或全過(guò)程的優(yōu)化依然存在困難。困難在于，不僅在其建立目標(biāo)函數(shù)，它是建立目標(biāo)函數(shù)，尋求最優(yōu)解的計(jì)算速度和可能性。整體優(yōu)化：包括總成本最優(yōu)，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化，整體施工工藝優(yōu)化及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及景觀設(shè)計(jì)方面的協(xié)調(diào)。

結(jié)束語(yǔ)

伴隨著快速發(fā)展的斜拉橋施工，近年來(lái)在全國(guó)范圍內(nèi)建立了大型斜拉橋。主梁斜拉橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有效改善應(yīng)力狀態(tài)，使斜拉橋的設(shè)計(jì)，確保安全，經(jīng)濟(jì)合理。

參考文獻(xiàn)

【1】蔡新、郭興文、張旭明等．工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)【M】．北京：中國(guó)水利水電出版社，2003：

1．10．

【2】王光遠(yuǎn)，董曜明．結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)【M】．高等教育出版社，2010：1．15．

【3】D．Wang，W．H．Zhang，J．S．Jiang．Truss shape optimization、vitll multiple displacement

constraint．Computermethods inappliedmechanics andengineering，2002，191(2002)：3597―3612．

【4】孫蓓．連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化理論研究及其在水利工程中的應(yīng)用惻．南京：河海大學(xué)．2005：l-23．

第7篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

關(guān)鍵詞：建筑；空間結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

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

1引言

在建筑工程建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵步驟。建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)在建筑工程的總造價(jià)中占較大比例。近些年來(lái)，節(jié)能型環(huán)保技術(shù)在建筑工程中廣泛應(yīng)用，加劇了建筑修建者對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需要。良好的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不但能保證建筑物的美觀實(shí)用，而且可以降低建筑物的建造成本和使用效率。在目前，我國(guó)建筑物空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化還存在著很多問題，很多建筑修建者和建筑空間設(shè)計(jì)者對(duì)建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視不夠，建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，影響了建筑的實(shí)用性和美觀性。所以，加強(qiáng)建筑工程建設(shè)中空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，是建筑工程迫切需要解決的重要問題。

2建筑空間結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)

2.1建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念和原則

建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑物建造中起著非常重要的作用，良好的建筑空間結(jié)構(gòu)可以讓建筑物更加美觀實(shí)用。建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要側(cè)重于建筑物結(jié)構(gòu)安全性能的設(shè)計(jì)方面，包括建筑物抗震能力、建筑物防風(fēng)能力和建筑整體空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。良好的建筑空間結(jié)構(gòu)，一反面能保證建筑物的使用安全和適應(yīng)效率，一方面有利于節(jié)約建筑生產(chǎn)成本，是建筑物更加實(shí)用、更加美觀。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先遵循經(jīng)濟(jì)環(huán)保、美觀大方、安全實(shí)用的設(shè)計(jì)原則，嚴(yán)格按照建筑物的施工要求和施工方案，對(duì)建筑的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行修建，才能保證建筑物的安全性和實(shí)用性。

2.2建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)與規(guī)范

建筑物空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本類型主要分為木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)。按照建筑物的使用要求和使用方式，可以選擇不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修建。但是不管是何種結(jié)構(gòu)類型的建筑物，在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上一定要遵循美觀實(shí)用、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的設(shè)計(jì)原則。首先，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意基礎(chǔ)平面圖的設(shè)計(jì)繪制。在基礎(chǔ)寬度方面，如果出現(xiàn)地基較軟、土質(zhì)不均勻的情況，需要采用柱下條基來(lái)減輕上部建筑物的重量，加強(qiáng)地基的硬度和剛度。另外，還要充分考慮到地下室的空間結(jié)構(gòu)，并注意抗震縫和伸縮縫的連接設(shè)計(jì)。建筑物一般都設(shè)有地下室，地下室的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要和建筑物整體的強(qiáng)度性能相適應(yīng)，如果地下室采用的是混凝土墻體，那么建筑主體的基礎(chǔ)梁和相關(guān)樓層之間的梁就可以取消。有的建筑物會(huì)采用獨(dú)立柱基設(shè)計(jì)，要是建筑物的獨(dú)立基礎(chǔ)面積比較小，則可采用錐型基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)，這樣可以方面施工，還可以減少工程消耗。其次，在建筑物內(nèi)部樓梯和梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要保證樓梯的高度，特別是在建筑物入口處，樓梯高度和建筑物入口的高度要設(shè)計(jì)合理，否則會(huì)影響建筑物的有效使用。另外，在建筑物梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，還要注意梁的高度和角度要與斷面互相適應(yīng)，在大梁外露的情況下，挑梁的設(shè)計(jì)要做截面的，這樣才能有效減輕梁自身的重量。最后，在建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析是建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的重要因素，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師自身要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)有清醒的認(rèn)識(shí)。在建筑結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中，選擇合適的計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，一方面可以避免結(jié)構(gòu)的不安全隱患發(fā)生，一方面可以加強(qiáng)建筑的抗震性能和安全性能。

3建筑空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念和原則

在建筑工程中，首先是建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但是在傳統(tǒng)的建筑工程中，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是必不可少的設(shè)計(jì)步驟。所謂建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，是指建筑工程在滿足建筑工程施工條件之下，按照預(yù)定的目標(biāo)找出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)方法。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般是建筑設(shè)計(jì)者按照傳統(tǒng)的建筑物色號(hào)及要求創(chuàng)建建筑空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，基本只是設(shè)計(jì)出建筑物施工和使用的基本方案和可行方案，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在這些建筑方案基礎(chǔ)之上，通過(guò)建筑設(shè)計(jì)師和建筑施工方以及建筑使用方的要求和探討，尋找到一套最適合、最經(jīng)濟(jì)、最安全的建筑物空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案來(lái)，提高建筑工程的實(shí)用性和安全性，改善建筑工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益和使用功能。在一般的建筑工程中，采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化的工程往往可以使工程的造價(jià)降低15%左右，并且建筑物的使用空間也加大了，各種功能性空間結(jié)構(gòu)更合理，建筑物整體結(jié)構(gòu)去趨于穩(wěn)定和美觀。建筑作為人類生活的基礎(chǔ)性的生存環(huán)境，與人類的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，所以建筑物的安全性和實(shí)用性是建筑物的基本要求。在建筑物空間優(yōu)化設(shè)計(jì)中，提高建筑物的安全性能是重中之重。再者建筑物的功能性和實(shí)用性也是考量建筑物結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要方面，建筑物的主要功能就是滿足人們的生產(chǎn)生活的需要，同時(shí)還要盡量滿足人們美觀性、協(xié)調(diào)性、舒適性的生活需要。建筑物在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面還要注意提高建筑物經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以最大限度的節(jié)約各種建筑材料，減低建筑物的建設(shè)成本。環(huán)保性能的提高是近些年來(lái)建筑發(fā)展的方向之一。在建筑的選材方面，選擇環(huán)保型材料可以減少碳排放量，緩解日益嚴(yán)重的城市污染，保證建筑的使用安全。

3.2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的要點(diǎn)

3.2.1選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣往往決定了建筑結(jié)構(gòu)的成敗，一般情況下，建筑物的設(shè)計(jì)方案并不是唯一的，不同的建筑結(jié)構(gòu)方案在建筑工程造價(jià)和工程質(zhì)量方面有重要的影響。因此，在建筑結(jié)構(gòu)方案的選擇上，首先，建筑工程方要盡可能的與建筑設(shè)計(jì)師互相溝通，對(duì)于建筑的使用要求和性能要盡量溝通清楚，并且在此基礎(chǔ)上，通過(guò)反復(fù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比、計(jì)算和優(yōu)化，選擇更合適、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的設(shè)計(jì)方案作為施工方案。

3.2.2進(jìn)行正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算

目前，在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，一體化的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面廣泛應(yīng)用，幫助結(jié)構(gòu)工程師從繁瑣的計(jì)算中解脫出來(lái)。但是，建筑結(jié)構(gòu)工程師還要仔細(xì)的研究設(shè)計(jì)方案，仔細(xì)計(jì)算核對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、認(rèn)真分析設(shè)計(jì)誤差、選擇合適的參數(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)施工。建筑設(shè)計(jì)師只有加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)計(jì)算，優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，才能保證建筑物設(shè)計(jì)方案的完美，保證建筑物的結(jié)構(gòu)合理，美觀實(shí)用。

3.2.3建立優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評(píng)價(jià)體系

建筑物在進(jìn)行施工建設(shè)之前，完美的建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重中之重，因此，在選擇合適的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，要建立優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評(píng)價(jià)體系。當(dāng)一套甚至多套建筑物空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案擺放在眼前，首先，建筑結(jié)構(gòu)工程師要嚴(yán)格把關(guān)，刪除不符合建筑施工標(biāo)準(zhǔn)和使用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。在幾套合適的方案中，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即使選擇出合適的建筑設(shè)計(jì)方案，也要對(duì)此設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格計(jì)算設(shè)計(jì)方案中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，保證設(shè)計(jì)方案的正確性，還要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，加大安全系數(shù)，提高設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，才能保證建筑空間設(shè)計(jì)的合理和實(shí)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈汝偉.對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討[J].煤炭技術(shù).2011.（4）

[2]文志華.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)之我談[J].建材與裝飾.2012.（12）

[3]于洪生.淺析建筑架構(gòu)設(shè)計(jì)及其常見問題[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2012.（17）

第8篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

關(guān)鍵詞：工程造價(jià)；控制；鋼筋砼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

基于鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑的自身特點(diǎn)，其工程的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)當(dāng)對(duì)于其工程造價(jià)進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)與評(píng)估，從源頭上進(jìn)行其造價(jià)的全面控制。進(jìn)而對(duì)其工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，定量分析其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方案。本文就針對(duì)工程造價(jià)控制的鋼筋砼建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

1工程建設(shè)鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)問題

工程造價(jià)控制一直以來(lái)都是一項(xiàng)貫穿于工程建設(shè)的全過(guò)程的一項(xiàng)重要工作。整體上看，我國(guó)在工程造價(jià)控制方面一直以來(lái)都是將側(cè)重點(diǎn)放在對(duì)于項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中的設(shè)計(jì)控制。這么做導(dǎo)致的結(jié)果是建筑單位對(duì)工程造價(jià)控制能力不足，效果不明顯。而工程建筑的每個(gè)階段對(duì)于投資的影響是不一樣的。工程設(shè)計(jì)階段對(duì)于整個(gè)工程建筑的造價(jià)影響表現(xiàn)最為突出。其中，技術(shù)設(shè)計(jì)又是影響整個(gè)工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，可以說(shuō)工程造價(jià)控制的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是工程設(shè)計(jì)中的技術(shù)設(shè)計(jì)階段。鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑作為一項(xiàng)重要的工程建筑方式，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程造價(jià)問題上有幾點(diǎn)表現(xiàn)：

1.1目前，針對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)人員往往在進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，忽略對(duì)于設(shè)計(jì)理念的整體把握，只能看到細(xì)節(jié)，無(wú)法準(zhǔn)確把握其結(jié)構(gòu)方案的整體性特征，沒有能夠從概念設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，使設(shè)計(jì)模式化、僵硬化。另外，就是在相關(guān)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念落后，缺乏創(chuàng)新精神與學(xué)習(xí)的能力，使設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)上缺少對(duì)于建筑理念的多角度融合，過(guò)分看重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，使得設(shè)計(jì)上形成一種設(shè)計(jì)概念模糊不清的特征。這種設(shè)計(jì)上的模糊不清，往往使一些技術(shù)環(huán)節(jié)在工程建筑中很難把握其尺度，形成工程造價(jià)的偏高。

1.2 一些設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，片面的強(qiáng)調(diào)安全性能的提高，缺少對(duì)于從經(jīng)濟(jì)上面的考慮，對(duì)于工程造價(jià)控制制造了難題。

1.3 出現(xiàn)在設(shè)計(jì)部門與業(yè)主之間的關(guān)系問題上，往往一些業(yè)主對(duì)于設(shè)計(jì)部門的要求過(guò)高，在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，而忽略了設(shè)計(jì)部門無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)于工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在兩者的矛盾之間，往往會(huì)造成顧此失彼的現(xiàn)象發(fā)生。另外，就是設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的積極性不高，其主要原因是優(yōu)化設(shè)計(jì)基本上成為了對(duì)設(shè)計(jì)單位的附加條件，并沒有因?yàn)閮?yōu)化設(shè)計(jì)而額外對(duì)設(shè)計(jì)部門給以時(shí)間上和經(jīng)濟(jì)上的額外費(fèi)用。因此，也就形成了設(shè)計(jì)部門缺少優(yōu)化設(shè)計(jì)的熱情。

2鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為使工程造價(jià)控制更為有效，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)階段中，應(yīng)當(dāng)著力于對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的形式的選擇。往往工程結(jié)構(gòu)形式的選擇會(huì)很大程度上影響到工程造價(jià)。因此，在既能滿足建筑的功能需要的前提下，確定更為科學(xué)、合理的建筑結(jié)構(gòu)形式。在選擇結(jié)構(gòu)形式的時(shí)候要遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 在進(jìn)行建筑主體結(jié)構(gòu)形式的選擇上，首先應(yīng)當(dāng)從工程結(jié)構(gòu)的建筑功能上有一定的要求。其結(jié)構(gòu)形式一定是能夠滿足建筑功能需求的。在此基礎(chǔ)上其建筑材料上要能發(fā)揮其性能與效果。另外，就是根據(jù)建筑物的主體的高度級(jí)別進(jìn)行因地制宜的選擇。再者，從建筑物的抗震能力上要對(duì)結(jié)構(gòu)形式有一定的要求，安全性能應(yīng)該作為作重要的考察范圍。同時(shí)，還有其他一些構(gòu)成建筑施工的一般性要素也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行綜合的比較，選擇較為合理的結(jié)構(gòu)體系。

2.2從整體考量設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)同時(shí)要具有標(biāo)志性的參照，高層建筑的寬高比往往是對(duì)于建筑物的綜合性能與經(jīng)濟(jì)合理性的外在表現(xiàn)。通常能夠達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更為合理。

2.3 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的選擇過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將建筑師的意見作為重要的參考，盡量避免在工程施工中設(shè)置各類的結(jié)構(gòu)縫。如必須增加這種結(jié)構(gòu)的時(shí)候，也應(yīng)該以現(xiàn)行的規(guī)范進(jìn)行合理增設(shè)。從而能使其建筑要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.4在滿足了建筑功能條件下應(yīng)當(dāng)從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)上對(duì)于結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇。使其構(gòu)成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)整體。從這個(gè)角度上來(lái)講，實(shí)現(xiàn)建筑功能是一個(gè)立體空間問題。

2.5 更加科學(xué)的設(shè)計(jì)建筑物的抵抗水平力的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)成，使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的合力中心盡量與水平力合力作用的投影重合或接近。

3工程建設(shè)鋼筋砼結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中對(duì)于基礎(chǔ)以及地下室部分的設(shè)計(jì)也是占有極大比重的。對(duì)于這部分的工程造價(jià)控制應(yīng)當(dāng)將重難點(diǎn)放在對(duì)于地基的設(shè)計(jì)上。究其原因，主要是地基基礎(chǔ)雖然在形式上基本一致，可是由于地質(zhì)條件有差異，往往造成地基基礎(chǔ)的建設(shè)出現(xiàn)千差萬(wàn)別的狀況。因此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中將地基基礎(chǔ)以及地下室的優(yōu)化設(shè)計(jì)作為造價(jià)控制的重要側(cè)面。

4工程建設(shè)鋼筋砼樓層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

從設(shè)計(jì)上對(duì)于樓層結(jié)構(gòu)的要求應(yīng)當(dāng)考慮幾個(gè)方面的因素，在問題的著重性上主要考慮梁板的受力是否會(huì)影響到建筑結(jié)構(gòu)整體。在傳力的過(guò)程中，是否能實(shí)現(xiàn)直接受力。另外，就是從其使用的功能角度上分析，是否可用，和樓層結(jié)構(gòu)的鋼使用量的問題。工程設(shè)計(jì)中的公用建筑設(shè)計(jì)，基本上都是采用雙向開間的形式，使用井字或者是十字次梁，這種結(jié)構(gòu)的主次梁在受力方面上，其截面往往可以受力均勻。使其頂部的壓力較小，對(duì)于公用建筑進(jìn)行活動(dòng)裝飾更加有利。另外一種情況，出現(xiàn)公用結(jié)構(gòu)的建筑涉及到了這種雙向開間的結(jié)構(gòu)部統(tǒng)一，需要對(duì)于主次梁之間的截面高度進(jìn)行調(diào)整，使功能與外觀更加合理和美觀。

目前，建筑工程設(shè)計(jì)中對(duì)于住宅建筑的板厚要求基本上在10厘米以內(nèi)，有的板跨小，鋼筋強(qiáng)度大，反而不利于板的受重力的伸展，還會(huì)增加用鋼量，傳力途徑也無(wú)法形成直接受力，還會(huì)使受力不合理。所以，在進(jìn)行板厚的設(shè)計(jì)上以及板跨上應(yīng)當(dāng)盡量將其跨度增大，盡量少的設(shè)置次梁，從而實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)控制的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

5施工圖設(shè)計(jì)優(yōu)化

在進(jìn)行對(duì)于建筑工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，行之有效的結(jié)構(gòu)分析是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必然要求。以結(jié)構(gòu)分析為依據(jù)，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的局限性等問題加以補(bǔ)充與校正，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確。由于建筑物被賦予越來(lái)越多的功能，其結(jié)構(gòu)也就呈現(xiàn)出越來(lái)越復(fù)雜的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性要求也就越來(lái)越嚴(yán)格。原本的技術(shù)軟件在無(wú)法滿足新的需求的時(shí)候，采用更為合理的相關(guān)軟件模型就顯得尤為重要。

6標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的工程造價(jià)控制

為了在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)理念相區(qū)分開。因此，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)的多元性與長(zhǎng)期性上著手，對(duì)于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，使其設(shè)計(jì)的理念能達(dá)到既能滿足對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的要求又能實(shí)現(xiàn)多元設(shè)計(jì)理念。

7結(jié)語(yǔ)

工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅是節(jié)約投資成本，更是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)性戰(zhàn)略的表現(xiàn)形式。同時(shí)，在設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)中，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源實(shí)施環(huán)境保護(hù)的過(guò)程。因此，在進(jìn)行工程建設(shè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，始終將對(duì)于建筑安全、抗震、經(jīng)濟(jì)效益、可持續(xù)發(fā)展等因素進(jìn)行綜合考量，才能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張炳華等.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.2008

[2]蔡新，郭興文，張旭明.工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].中國(guó)水利水電出版社.2003

[3]全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（2009）[M].中國(guó)計(jì)劃出版社.2009

[4]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2011

第9篇：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)范文

【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

中圖分類號(hào)：TB482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

依據(jù)設(shè)計(jì)的要求，把力學(xué)概念與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓參與計(jì)算的量部分可以以變量部分出現(xiàn)，進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案域，運(yùn)用數(shù)學(xué)手段，在域中找到可以滿足要求的結(jié)構(gòu)優(yōu)化最佳設(shè)計(jì)方案。由此可見，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以提高整體設(shè)計(jì)水量及設(shè)計(jì)質(zhì)量，還可縮短設(shè)計(jì)周期，從而降低整體工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。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，不僅要按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，更應(yīng)該結(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)。在滿足設(shè)計(jì)要求后，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量縮小剛度、質(zhì)量中心的差異使平面布置規(guī)則，水平荷載就不會(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。為降低應(yīng)力集中，豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層。

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。

二、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

第一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和用地之間的關(guān)系。在多層或者高層的民用建筑中，我們常說(shuō)的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數(shù)越多，那么單位建筑的面積分?jǐn)偟恼嫉孛娣e相應(yīng)的就會(huì)越小。然而隨著層數(shù)日益變多，總體住宅高度也會(huì)不斷上升，隨之屋子間的距離也相應(yīng)的變大。通過(guò)這一闡述我們了解到，用地節(jié)約的多少并不會(huì)根據(jù)建筑樓層增加而按一定的約數(shù)變高。

第二點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造價(jià)之間的關(guān)系。一般建筑的樓層會(huì)在一定程度上影響到單位建筑的面積，但對(duì)每部分的結(jié)構(gòu)來(lái)講，具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區(qū)域，無(wú)論有多少層，都統(tǒng)一使用統(tǒng)一相同的房屋蓋。它跟層數(shù)增加無(wú)關(guān)，所以對(duì)屋蓋的資金投入也不會(huì)加大。因此，屋蓋處的單位面積資金投入會(huì)根據(jù)層數(shù)的不斷上升而表現(xiàn)出很明顯的降低。在建筑的基礎(chǔ)處，每層都共同使用一個(gè)基礎(chǔ)，因此隨著層數(shù)不斷增加，相應(yīng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受的荷重就會(huì)增加，因此我們必須要增加基本的荷載力?；A(chǔ)地區(qū)的單位開銷雖然會(huì)根據(jù)層數(shù)的增加而呈現(xiàn)出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體，比如墻、梁或者柱等，會(huì)隨著層數(shù)的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應(yīng)的這些分部的單位房屋造價(jià)會(huì)有一定的提升。

第三點(diǎn)，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系。一般而言，住宅層數(shù)高矮將本質(zhì)的影響住宅開銷，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會(huì)慢慢上升，而且會(huì)加大結(jié)構(gòu)自重，進(jìn)而還會(huì)增加柱以及基礎(chǔ)承受荷載力，于是讓電氣以及水衛(wèi)的管線同比例變長(zhǎng)。如果將層高降低，那么可以有效地節(jié)省材料物資，而且還可以節(jié)約能源等，對(duì)于抗震非常有利，能最大程度的節(jié)約金錢輸出。另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對(duì)于節(jié)約土地資源有很大的作用。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

結(jié)構(gòu)方案的建立過(guò)程即工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。伴隨急速更新發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬、軟件產(chǎn)業(yè)，憑借計(jì)算機(jī)、力學(xué)、數(shù)學(xué)一系列方法，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到最優(yōu)化技術(shù)推廣。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)原則和過(guò)程是相同的，不同之處在于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)缺少安全、經(jīng)濟(jì)性作為衡量準(zhǔn)則。最優(yōu)設(shè)計(jì)則是在安全、經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則基礎(chǔ)之上，利用計(jì)算機(jī)作為輔助技術(shù)，非常便利地實(shí)現(xiàn)了分析計(jì)算、設(shè)計(jì)、出效果圖等整套程序的自動(dòng)化，大大提升了設(shè)計(jì)整體效果及質(zhì)量。為了達(dá)到降低工程造價(jià)之目地，在不更改使用性能的基礎(chǔ)之上，就要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。由此可見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是較為寬廣的課題之一。它不僅應(yīng)用于項(xiàng)目的前期、整體、抗震設(shè)計(jì)，在舊房改造期間的各個(gè)環(huán)境均有廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中應(yīng)注意的問題如下：

1前期方案設(shè)計(jì)期間將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中

建筑方案設(shè)計(jì)前期如有一個(gè)優(yōu)秀的、合理的設(shè)計(jì)方案，并參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，就會(huì)爭(zhēng)取到非常優(yōu)秀的開端。但目前在前期設(shè)計(jì)方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對(duì)建筑類別有所針對(duì)，并進(jìn)行合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設(shè)計(jì)初期應(yīng)注意建筑方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮結(jié)構(gòu)的合理及可行性。

2概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)主要作用于無(wú)具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無(wú)確定性的地震設(shè)防烈度，現(xiàn)實(shí)難免與計(jì)算式存在區(qū)別，那么設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取概念設(shè)計(jì)方法，使數(shù)值成為輔助及參考根據(jù)。為達(dá)到最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。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方向容易出現(xiàn)的裂縫，可歸結(jié)為矩形板。鋼筋選擇時(shí)應(yīng)注意：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相差卻相當(dāng)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，應(yīng)在滿足基本規(guī)范要求之上，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)之目的。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化―――下部地基基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)類型的選擇，要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條選擇最為合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，以降低工程總造價(jià)為目的。例如對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響較大的樁端持力層的選擇，要多進(jìn)行比較，最終確定最為合適的方案。

總之，建筑是凝固的藝術(shù)，好的建筑師總希望可以通過(guò)建筑來(lái)合理的表達(dá)本身設(shè)計(jì)意圖，希望擁有藝術(shù)性以及實(shí)用性能的美妙融合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們應(yīng)嚴(yán)格遵“安全、經(jīng)濟(jì)、合理”的設(shè)計(jì)理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，保證建筑工程取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益。

參考文獻(xiàn)：