建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是一個復(fù)雜而系統(tǒng)的環(huán)節(jié),通常被納入綜合決策的部分。在實際優(yōu)化環(huán)節(jié),設(shè)計師既要考慮建筑的實用性和安全性,又要考慮其經(jīng)濟性。建筑概念設(shè)計解決了這些不穩(wěn)定因素,提高了建筑的整體價值。對可能引起建筑結(jié)構(gòu)遭到破壞的的諸多因素進行研究,發(fā)現(xiàn)地震這一因素最難以控制,因為地震發(fā)生時,將會給建筑施加一個極大的作用力,同時地震又是難以準確預(yù)測的,所以,在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候,應(yīng)該施加多種方法以達到提高建筑結(jié)構(gòu)抗震的能力。在進行建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,應(yīng)注意運用上述的優(yōu)化方法。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

如果設(shè)計方案中有不利于建筑結(jié)構(gòu)抗震的因素,則對其進行調(diào)整, 無法調(diào)整時,則應(yīng)放棄該方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的幫助下,建筑在整體剛度方面應(yīng)該達到均勻、對稱的效果,如此一來,便有效保證了建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。此外,在實際設(shè)計環(huán)節(jié)還應(yīng)綜合其他優(yōu)化方式的應(yīng)用,以提高建筑的抗震能力,如延性設(shè)計(延性設(shè)計能夠很好地保護地震中的建筑免受脆性破壞)和多道設(shè)防的設(shè)計方法(多道設(shè)防是指當發(fā)生劇烈地震時,“犧牲”部分次要結(jié)構(gòu)去吸收地震能量,以降低地震對建筑主體結(jié)構(gòu)的破壞效果)。

1.1 能夠降低建筑總造價

由于在建筑工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中,按照現(xiàn)階段的社會建筑 行業(yè)發(fā)展趨勢進行分析,高層住宅與高層建筑在進行施工的過程中,建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)越多,其建筑總面積也會逐步增加,與此同時,單位建筑面積占用的土地面積也會進一步的減小,為了在這樣的前提下進行用地的節(jié)省,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面就會采取將建筑房頂進行進一步的設(shè)計規(guī)劃,以保證該項工程的成本下降。

1.2提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,由于需要凸顯出該建筑的經(jīng)濟效果,建 筑墻體面積與柱體面積會按照建筑物自身的層高進行荷載的增加,水衛(wèi)、電氣的管線也會加長;相反降低層高,可節(jié)省。同時隨著建筑總高度的減小,建筑之間的距離也會減小,節(jié)約了用地。建筑面積相同,建筑使用不同的平面形狀時,它的外墻周長也會變化,當選擇圓形或是越接近于方形時,外墻周長系數(shù)就越小,基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少,同時其受力也會提高,增強了建筑的經(jīng)濟性能。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比,采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法可以使建筑工程造價降低6%-34%。

2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體步驟

對于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體步驟來說,可以分成以下幾方面進行分析。

2.1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標函數(shù)選擇

在建筑工程設(shè)計人員對建筑工程進行設(shè)計的過程中,首先應(yīng)該按照建筑結(jié)構(gòu)的目標函數(shù)進行進一步的規(guī)劃與完善,采取相關(guān)的合理方法對建筑所能達到的安全標準內(nèi)容進行面積參數(shù)的審核與確定,將這些條件進行明確的前提下,在按照建筑工程的材料情況進行進一步的計算與規(guī)劃,保證最終的計算過程能夠符合相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要求。設(shè)計人員在對其進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中,應(yīng)該將建筑工程工程造價模式進行進一步的分析與選擇,盡可能的將最低的設(shè)計優(yōu)化內(nèi)容進行部署,以這種方式實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)工程總造價的降低目標。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的變量選擇

在建筑工程設(shè)計階段,針對變量的選擇也是十分關(guān)鍵的一項內(nèi)容,設(shè)計人員在對目標函數(shù)進行選擇之后,應(yīng)該按照建筑工程自身的結(jié)構(gòu)形式進行變量的選擇,這種變量的選擇就是將設(shè)計人員對可能影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素進行控制與分析的過程,在該過程中,選擇因素中影響比較大的一項變量,并對其進行控制與計算,以這種方式將建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程得以全面性的展現(xiàn)。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計約束條件選擇

針對建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計約束條件選擇內(nèi)容來說,該項內(nèi)容就是 指在建筑工程施工階段所出現(xiàn)的實踐工作問題,通過在建筑結(jié)構(gòu)可靠性的優(yōu)化與創(chuàng)新過程中對建筑進行定量與約束內(nèi)容的判斷,讓相關(guān)的約束條件能夠全面符合與建筑結(jié)構(gòu)的施工標準內(nèi)容中,以保證實現(xiàn)優(yōu)化的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計整體要求。比如,在建筑工程設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中,對于建筑的應(yīng)力、建筑的尺寸大小以及建筑結(jié)構(gòu)的強度都應(yīng)該進行約束條件的審定,以此才能正確的判定建筑結(jié)構(gòu)的實際施工狀況,將設(shè)計的優(yōu)化內(nèi)容得以最大程度的展現(xiàn)與落實。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化與創(chuàng)新的具體措施

對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化與創(chuàng)新的具體措施來說,可以分成以下幾方面進行分析。

3.1 采用外形優(yōu)化的措施

在建筑工程施工階段,將建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化是我國現(xiàn)階段建筑行業(yè)發(fā)展十分關(guān)鍵的一項研究內(nèi)容,我國的建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計需要相對應(yīng)的優(yōu)化與創(chuàng)新內(nèi)容,設(shè)計人員在對建筑物進行優(yōu)化設(shè)計的過程中,應(yīng)該將實踐的工作經(jīng)驗進行進一步的滲透,比如采用外形優(yōu)化的模式,在建筑物原有的建筑截面上進行優(yōu)化方法的融合,對建筑結(jié)構(gòu)的框架類型與內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分析與調(diào)整,進一步提升建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新能力。

3.2 采用截面優(yōu)化的措施

由于建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備建筑整體可靠性與安全性的雙重標準,設(shè)計人員在對建筑物的截面情況進行處理的過程中,應(yīng)該將安全與可靠的要求進行進一步的展現(xiàn),以此來提升建筑物截面整體的美觀性與穩(wěn)定性,使得建筑物能夠在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上還展現(xiàn)出自身的美觀特性。

3.3 采用拓撲優(yōu)化的措施

按照現(xiàn)階段我國建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中出現(xiàn)的問題來說,設(shè)計人員可以采用拓撲優(yōu)化的模式對現(xiàn)階段存在的問題進行優(yōu)化升級,利用建筑結(jié)構(gòu)的剛度以及理想分布狀況對建筑的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量進行進一步的提升。設(shè)計人員在對建筑進行優(yōu)化設(shè)計的過程中,應(yīng)該將建筑結(jié)構(gòu)的剛度以及其他屬性進行進一步的分析,以保證最終的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案能夠為建筑的整體性完善做出必要的保證,更好的提升建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益以及美觀要求。

4 結(jié)語

總之,結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是在堅持可持續(xù)發(fā)展觀、充分利用有限資源的 基礎(chǔ)上提出的,是符合社會發(fā)展需要的有力舉措。本文對建筑結(jié)構(gòu)空間利用率的優(yōu)化進行了分析,對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理念進行了簡單闡釋,希望能對類似工程建設(shè)提供一些幫助。

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