結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法范文，相信會(huì)為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法范文第1篇

關(guān)健詞 船舶結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào) U66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）103-0100-02

進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的就是尋求合適的結(jié)構(gòu)形式和最佳的構(gòu)件尺寸，既保證船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、頻率和剛度等一般條件，又保證其具有很好的力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)性能、使用性能和工藝性能。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)分析與模擬基礎(chǔ)上建立的船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，借鑒了相關(guān)的工程學(xué)科的基本規(guī)律， 而且取得了卓越的成效；基于可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也取得了較大的進(jìn)步；建立在人工智能原理與專家系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上的智能型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法也取得了突破性進(jìn)展。

1經(jīng)典優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法于1960年由L.A.Schmit率先提出。他認(rèn)為在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)把給定條件的結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)變成目標(biāo)函數(shù)求極值的數(shù)學(xué)問題。這一方法很快得到了其他專家的認(rèn)可。1966年，D.Kavlie與J.Moe 等首次將數(shù)學(xué)規(guī)劃法應(yīng)用于船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，翻開了船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新篇章。我國的船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法研究工作始于70 年代末，已研究出水面船舶和潛艇在中剖面、框架、板架和圓柱形耐壓殼等基本結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

由于船舶結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的板梁組合結(jié)構(gòu)，在受力和使用的要求上也很高，所以在進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)涉及到許多設(shè)計(jì)變量與約束條件，工作內(nèi)容很多，十分困難。船舶結(jié)構(gòu)的分級優(yōu)化設(shè)計(jì)法就是在這個(gè)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，其基本思路是最優(yōu)配置第一級的整個(gè)材料，優(yōu)選第二級的具體結(jié)構(gòu)的尺寸。每一級又可以根據(jù)具體情況劃分成若干個(gè)子級。兩級最后通過協(xié)調(diào)變量迭代，將整個(gè)優(yōu)化問題回歸到原問題。分級優(yōu)化方法成功地解決了進(jìn)行船舶優(yōu)化設(shè)計(jì)中的剖面結(jié)構(gòu)、船舶框架和板架、潛艇耐壓殼體等一系列基本問題。

2 多目標(biāo)的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)法

經(jīng)典優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法是在確定性條件下進(jìn)行的， 也就是說目標(biāo)函數(shù)與約束條件是人為的或者按某種規(guī)定提出的，是個(gè)確定的值。但是在實(shí)際上， 在船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程、約束條件、評價(jià)指標(biāo)等各方面都包含著許多的模糊因素，想要實(shí)現(xiàn)模糊因素優(yōu)化問題， 就必須依賴于模糊數(shù)學(xué)來實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的主要形式是：

式中j 和j分別是第j性能或者幾何尺寸約束里的上下限。

模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法大大的增加了設(shè)計(jì)者在選擇優(yōu)化方案時(shí)的可能性， 讓設(shè)計(jì)者對設(shè)計(jì)方案的形態(tài)有了更深入的了解。目前，模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)法發(fā)展很快， 但是，還未實(shí)現(xiàn)完全實(shí)用化。多目標(biāo)的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)法的難點(diǎn)主要在于如何針對具體設(shè)計(jì)對象， 正確描述目標(biāo)函數(shù)的滿意度與約束函數(shù)滿足度隸屬函數(shù)的問題。

3 基于可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法首先在40 年代后期由原蘇聯(lián)引入到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 產(chǎn)生了安全度理論。這種理論以材料勻質(zhì)系數(shù)、超載系數(shù)、工作條件系數(shù)來分析考慮材料、載荷及環(huán)境等隨機(jī)性因素。早在50年代，人們就在船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中指出了可靠性概念，隨后，船舶設(shè)計(jì)的可靠性受到人們的重視，開始研究可靠性設(shè)計(jì)方法在船舶結(jié)構(gòu)建造中的應(yīng)用。

船舶結(jié)構(gòu)可靠性的理論和方法根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同要求， 可以得出不同的結(jié)構(gòu)可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。大體分為以下3種：

1）根據(jù)結(jié)構(gòu)的可靠性R·，要求結(jié)構(gòu)的重量W最輕，即：

MinW（X），s.t.R ≧R·

2）根據(jù)結(jié)構(gòu)的最大承重量W·， 要求結(jié)構(gòu)的可靠性最大或者破損概率最小，即：

Min Pf（X ） ， s.t.W （X ） ≦ W·

3）兼顧結(jié)構(gòu)重量和可靠性或破損概率， 實(shí)現(xiàn)某種組合的滿意度達(dá)到最大，即：

Max[a1uw（X）+a2upf（X）]

式中， a1，a2分別代表結(jié)構(gòu)重量和破損概率的重要度程度， 而且滿足a1+a2≥1.0，a1，a2≥0；uw，upf分別為代表相應(yīng)的滿意度。

關(guān)于船舶結(jié)構(gòu)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究越來越多， 逐漸成為船舶的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的重要方向。但是，可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法除了在大規(guī)模的隨機(jī)性非線性規(guī)劃求解中存在困難外， 還有一個(gè)重要的難點(diǎn)在于評估船舶結(jié)構(gòu)可靠性的過程很復(fù)雜， 而且計(jì)算量大。

4 智能型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

隨著人工智能技術(shù)（Al）和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展， 給船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的途徑，也就是智能型優(yōu)化設(shè)計(jì)法。

智能型的優(yōu)化設(shè)計(jì)法的基本做法為：搜索優(yōu)秀的相關(guān)產(chǎn)品資料，通過整理，概括成典型模式，再進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析、類比分析和敏度分析尋找設(shè)計(jì)對象和樣本模式間的相似度、差異性與設(shè)計(jì)變量敏度等，按某種準(zhǔn)則實(shí)施的樣本模式進(jìn)行變換， 進(jìn)而產(chǎn)生若干符合設(shè)計(jì)要求的新模式， 經(jīng)過綜合評估與經(jīng)典優(yōu)化方法的調(diào)參和優(yōu)選， 最終取得最優(yōu)方案。

智能型的優(yōu)化設(shè)計(jì)法法的優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)造性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是可靠性較弱。所以在分析計(jì)算其產(chǎn)生的各種性能指標(biāo)時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多目標(biāo)的模糊評估， 必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)使用經(jīng)典優(yōu)化方法對某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)論

通過本文對船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究，我們得出在進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候， 往往會(huì)涉及到很多相互制約和互相影響的因素， 這就需要設(shè)計(jì)人員權(quán)衡利弊， 進(jìn)行綜合考察， 不但要進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選，而且還要針對具體情況對做出的方案進(jìn)行評估、優(yōu)選和排序。通過什么準(zhǔn)則對不同的方案進(jìn)行綜合評估，得出最優(yōu)方案， 成為專家和設(shè)計(jì)人員需要繼續(xù)研究的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]郭軍，肖熙.基于可靠性的船體結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（1）.

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法范文第2篇

[關(guān)鍵詞]型鋼混凝土；組合結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：TU398.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）01-0136-01

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)主要由以下兩個(gè)方面組成：①型鋼混凝土柱；②型鋼混凝土梁。型鋼混凝土具有承載力高以及彈塑性好等特點(diǎn)，目前來看，型鋼混凝土在工程應(yīng)用方面有很大的發(fā)展前景。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的單調(diào)加載條件與循環(huán)加載條件下的受力性能研究有較大的應(yīng)用前景，在循環(huán)荷載作用下呈現(xiàn)出較好的性能。從型鋼混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力發(fā)展裂縫情況不難看出，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下被分為以下三個(gè)階段：①塑性破壞階段；②彈性階段；③彈塑性階段。國內(nèi)外的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在低周反復(fù)荷載作用下具有良好的耗能能力，尤其是在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延性以及剛度方面。

1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)主要指的是把型鋼埋入到混凝土中的結(jié)構(gòu)形式，在操作過程中主要先通過定位放線最后再進(jìn)行混凝土澆筑，被分為以下兩種類型：①部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式；②全部結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式。上述兩種結(jié)構(gòu)類型都適用于以下四種結(jié)構(gòu)：①框架結(jié)構(gòu)；②底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)；③筒中筒結(jié)構(gòu)；④框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的型鋼結(jié)構(gòu)相比，具有以下三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①能夠更為節(jié)約鋼材；②具有良好的耐久性以及耐火性；③受力性能良好。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)具有以下三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①施工周期較短；②抗震性能較好；③承載力較高。型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)具備以下兩種結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)：①型鋼結(jié)構(gòu)類型；②鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型。為了讓人們能夠更加清楚了解型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，筆者將針對型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)的混凝土和型鋼的計(jì)算和優(yōu)化方法進(jìn)行研究。舉例來說，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)中的型鋼與混凝土之間相互約束，在一定程度上提高了混凝土的強(qiáng)度和型鋼的強(qiáng)度，有效增加了整體構(gòu)件的延性、構(gòu)件抗震性能以及改善混凝土本身不利于抗震的脆弱性。眾所周知，智利是地震多發(fā)國家，智利國家尤其重視型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)的性能研究和基礎(chǔ)工程應(yīng)用。例如，1973年建成的圣地亞哥，其所用結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震中基本沒有受到很大損毀，繼而引起了日本建筑工程行業(yè)的重視。

2 型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法

型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中基本以變量結(jié)構(gòu)的參數(shù)形式出現(xiàn)，在根據(jù)相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，形成型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)方案。簡而言之，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要利用數(shù)學(xué)手段，并且按照設(shè)計(jì)者所規(guī)定的要求從中選出一個(gè)最為理想的方案。型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)如下：①以有限單元法為基礎(chǔ)的分析方法；②以數(shù)學(xué)規(guī)劃為計(jì)算手段；③以現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)為工具；④最終得出設(shè)計(jì)方案。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程具備靈活性等特點(diǎn)，再通過有限次的計(jì)算能夠使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案逐漸改善。筆者將根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，針對型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題算法來進(jìn)行簡單介紹：①簡單解法；②數(shù)學(xué)規(guī)劃法；③準(zhǔn)則法。

（1）簡單解法。當(dāng)設(shè)計(jì)變量處于不多的情況下，可以采用簡單解法。一般來說，圖解法對設(shè)計(jì)變量小于或者等于2h，效果達(dá)到最為理想。對于柱與板的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題需要采用松弛變量法，此種方法對求解約束條件要求不是很高。

（2）數(shù)學(xué)規(guī)劃法。數(shù)學(xué)規(guī)劃法（Mathematical Programming，MP）從結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理角度出發(fā)，選用MP來尋找設(shè)計(jì)參數(shù)的最優(yōu)解。此種解答方法發(fā)展比較早，用途也較為廣泛。數(shù)學(xué)規(guī)劃法中主要包含以下幾個(gè)方面的解法：①線性規(guī)劃；②非線性規(guī)劃；③動(dòng)態(tài)規(guī)劃；④幾何規(guī)劃。其中線性規(guī)劃問題的解決方法較為成熟，在處理目標(biāo)函數(shù)方面能夠設(shè)計(jì)變量的線性函數(shù)問題。非線性規(guī)劃則主要應(yīng)用目標(biāo)函數(shù)的方法，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有約束的非線性規(guī)劃問題，在解答過程中有較大難度。例如，目前最常使用的導(dǎo)數(shù)分析方法以及梯度投影法等。

（3）準(zhǔn)則法。準(zhǔn)則法主要從工程方面的觀點(diǎn)出發(fā)，從預(yù)先規(guī)定的結(jié)構(gòu)來滿足相關(guān)準(zhǔn)則（能量準(zhǔn)則、位移準(zhǔn)則、頻率準(zhǔn)則以及應(yīng)力準(zhǔn)則等），為了滿足上述準(zhǔn)則條件應(yīng)該使用結(jié)構(gòu)最輕的材料。使用的相關(guān)方法為：利用最為優(yōu)化的桿系結(jié)構(gòu)，重新分析設(shè)計(jì)變量初始，一旦計(jì)算量不夠大時(shí)，需要使用已經(jīng)設(shè)定好的幾個(gè)布局。準(zhǔn)則法有其自身的缺陷，從工程應(yīng)用方面來看，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較方便，能夠更容易被人接受。在早期，準(zhǔn)則法能夠滿足應(yīng)力設(shè)計(jì)，將結(jié)構(gòu)桿件的應(yīng)力在某種情況下達(dá)到允許的范圍力之內(nèi)，充分發(fā)揮出材料強(qiáng)度的潛力。上述所說的方法在發(fā)展的基礎(chǔ)上與框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力設(shè)計(jì)兩者相互結(jié)合，從而處理彈性穩(wěn)定方面以及位移方面等約束條件。

3 型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理

型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)由柱構(gòu)件與規(guī)則截面的桿系梁組成，在設(shè)計(jì)過程中均采用部分優(yōu)化的方法。在滿足相關(guān)建筑要求的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)的平立面布置（抗震功能首先考慮原則基礎(chǔ)上），進(jìn)一步確定好梁的跨度與柱的高度。基于此，按照經(jīng)濟(jì)跨高比和框架梁進(jìn)行初步選型，最終得出型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)的初始截面。在上述初始方案基礎(chǔ)上，采用有限單元法分析不同荷載情況下的受體力分析，最后得到剪力、軸力的組合值，再計(jì)算出常規(guī)設(shè)計(jì)所需要的參數(shù)值。例如，柱的計(jì)算長度以及梁的剪跨比等指標(biāo)。將型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)離散柱構(gòu)件與桿系梁根據(jù)已經(jīng)得到的受力條件來優(yōu)化設(shè)計(jì)柱與梁，再得到工程的總造價(jià)。利用變量方法來進(jìn)行二次處理，直到前后2次的設(shè)計(jì)方案能夠接近并且最終得到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。簡而言之，確定好方案1之后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，通過分部方案1優(yōu)化得到方案2，在進(jìn)行分部優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：①利用結(jié)構(gòu)分析得到剪力值、軸力值，繼而能夠優(yōu)化截面；②對于超靜定結(jié)構(gòu)，初始截面的選擇相對于構(gòu)件內(nèi)力所需要的截面來說不夠充分，優(yōu)化后構(gòu)件的截面將會(huì)有效增大，重新分析構(gòu)件內(nèi)力時(shí)將會(huì)取得更大的效果。對于超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程，其構(gòu)件內(nèi)力始終和截面保持不一致，此種差距不會(huì)隨著結(jié)構(gòu)重分析次數(shù)的增加而減少，在優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力應(yīng)該引M超松弛系數(shù)，S′=S（S/R）α，其中S′代表構(gòu)件內(nèi)力，S為前一次結(jié)構(gòu)重分析得到的構(gòu)件內(nèi)力，R為優(yōu)化前構(gòu)件抗力；α代表超松弛系數(shù)，α=0.4。

型鋼混凝土框架梁的截面寬度不宜小于300mm，截面的高度和寬度的比值不宜大于4，為了進(jìn)一步保證框架梁對框架節(jié)點(diǎn)的約束作用，便于施工過程中能夠充分考慮到截面高度比值、寬度比值等，型鋼混凝土框架梁在支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，應(yīng)在型鋼腹板兩側(cè)對稱設(shè)置支承加勁肋。

4 結(jié)束語

綜上所述，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種工程方法，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)變量所得到的結(jié)果不能夠直接被應(yīng)用，在初步優(yōu)化設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，收斂的速度也能夠接近優(yōu)化解，當(dāng)變量較多時(shí)此種途徑能夠帶來較寬的時(shí)間效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王秋維，史慶軒，侯煒，等.型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)基于增量動(dòng)力分析的抗震性能評估【J】.世界地震工程，2011，27.

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法范文第3篇

關(guān)鍵詞：房屋；建筑；結(jié)構(gòu)；方法；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

對于房屋建筑的自身結(jié)構(gòu)而言，只有保證其結(jié)構(gòu)的合理性，房屋建筑的整體質(zhì)量與使用性能等才會(huì)得到顯著提高，并且可以有效避免建設(shè)資金等的浪費(fèi)。如果房屋建筑的自身結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重不合理之處，不僅會(huì)增加相關(guān)的建設(shè)成本，房屋建筑的整體質(zhì)量也無法達(dá)到相關(guān)要求，這樣就會(huì)給用戶帶來安全隱患等。基于上述背景，對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以優(yōu)化就變得尤為重要。

1房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相關(guān)要點(diǎn)

第一，模型的確立。在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中，模型的確立是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員只有對具體變量參數(shù)進(jìn)行提取分析，才能根據(jù)相關(guān)參數(shù)建立模型，以此求出最佳答案。相關(guān)人員需要科學(xué)選擇變量并且對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確定分析，以此滿足后續(xù)相關(guān)需求。第二，程序的設(shè)計(jì)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化中，相關(guān)人員需要科學(xué)確定優(yōu)化程序，并且將具體程序?qū)胗?jì)算機(jī)內(nèi)部，利用計(jì)算機(jī)就可以將相關(guān)數(shù)據(jù)求出。第三，結(jié)果的分析。相關(guān)人員在利用計(jì)算機(jī)等進(jìn)行計(jì)算之后，就要對相關(guān)的結(jié)果進(jìn)行分析，并且根據(jù)結(jié)果中的具體信息等制定后續(xù)的設(shè)計(jì)方案等。

2房屋建筑結(jié)果設(shè)計(jì)優(yōu)化方面的具體方法

2.1上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理

對于房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化而言，上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化十分重要，特別是剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑，需要相關(guān)人員對這一部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布置。相關(guān)人員需要保證剪力墻的重量均勻性，這樣才能確保每層建筑的重心與平面剛度的中心位置完全一致，這樣就可以有效避免外界的風(fēng)力及自然災(zāi)害等給房屋建筑帶來嚴(yán)重的影響。如果房屋建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)為大開間形式，相關(guān)人員就可以盡量減少混凝土的使用量，并且盡量減少墻肢的數(shù)量。如果房屋建筑的所處環(huán)境地質(zhì)條件相對較差，就需要有更強(qiáng)的防震性能等，相關(guān)人員在上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理當(dāng)中就盡量不要采用大開間形式的剪力墻。

2.2框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在很多房屋建筑的施工當(dāng)中，都會(huì)選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種類型的框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化也會(huì)成為房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要組成部分。相關(guān)人員在實(shí)際的框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化當(dāng)中，可以選擇準(zhǔn)則法來進(jìn)行操作。相關(guān)人員也可以根據(jù)房屋建筑自身結(jié)構(gòu)的截面大小情況，選擇有限單元法等進(jìn)行優(yōu)化分析，這樣就可以有效保證房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到順利進(jìn)行。

2.3建筑平面優(yōu)化

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中，平面優(yōu)化也是重要的組成部分。首先，相關(guān)人員需要針對樓面量進(jìn)行科學(xué)的控制。樓面是房屋建筑的重要結(jié)構(gòu)之一，樓面量減少或者是樓板的開洞量出現(xiàn)過大，都不利于樓面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。所以，相關(guān)人員在實(shí)際工作當(dāng)中應(yīng)當(dāng)針對天井或者樓面的開洞量等進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致的計(jì)算分析，這樣才能對房屋建筑的樓板面進(jìn)行科學(xué)控制。與此同時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高房屋建筑內(nèi)樓板的配筋量，以免出現(xiàn)嚴(yán)重的預(yù)應(yīng)力損失等，并且保證不同結(jié)構(gòu)之間的連續(xù)性，做好樓層之間的支撐等。其次，相關(guān)人員在房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中，還需要做好平面布置方面的外形優(yōu)化等。相關(guān)人員在實(shí)際工作當(dāng)中需要仔細(xì)考慮風(fēng)壓帶來的影響，對房屋建筑的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能有效避免外力帶來不利影響。在具體操作當(dāng)中，相關(guān)人員可以根據(jù)房屋建筑所處的環(huán)境及地理位置、氣候特點(diǎn)等進(jìn)行分析。比如，如果房屋建筑位于沿海地區(qū)環(huán)境，在其自身的外形方面，相關(guān)人員就要避免其外形凹凸面積較大，以免給整體結(jié)構(gòu)帶來較強(qiáng)的不穩(wěn)定性。相關(guān)人員一定要根據(jù)外形合理化的基本原則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，特別是要重點(diǎn)考慮風(fēng)壓因素，這樣才能有效保證房屋建筑平面得到明顯優(yōu)化。

2.4建筑階段性及相關(guān)壽命的優(yōu)化

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化而言，階段性優(yōu)化及整體壽命的優(yōu)化也十分關(guān)鍵，這一部分的的內(nèi)容不僅僅在于正式施工至建筑工程的使用年限之內(nèi)。房屋建筑的設(shè)計(jì)人員等需要根據(jù)其自身不同階段出現(xiàn)的特點(diǎn)等進(jìn)行分析，并且參考相應(yīng)的實(shí)際情況進(jìn)行處理。這樣才能在保證建筑自身質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)的整體效益。此外，在房屋建筑的壽命優(yōu)化方面，相關(guān)人員還需要切實(shí)按照建筑自身的使用年限、具體的施工方式等進(jìn)行綜合性分析，確保在建筑房屋的使用年限當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的意外問題，這樣才能有效保證房屋建筑相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

3結(jié)語

目前，人們的生活水平與過去相比出現(xiàn)了明顯的提高，其自身的安全性、實(shí)用性等也得到了普遍的關(guān)注，除了房屋建筑的自身質(zhì)量需要相關(guān)單位及人員給予高度重視之外，房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性、美觀性也成為了人們關(guān)心的重點(diǎn)問題之一。所以，在房屋建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對其自身結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)就成為房屋建筑建設(shè)的重要組成部分。相關(guān)單位及人員等需要切實(shí)把握房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體要點(diǎn)，并且從多方面選擇科學(xué)、有效的方法等保證房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化順利進(jìn)行，以此保證房屋建筑的質(zhì)量與美觀性、經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性等。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉松.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2016(20).

[2]戰(zhàn)福明,劉鯤.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].門窗,2016(07).

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法范文第4篇

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

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

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

在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，采用合理的建筑結(jié)構(gòu)方案，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的實(shí)際使用價(jià)值，而且還能夠很好地實(shí)現(xiàn)建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。通俗的講，好的結(jié)構(gòu)方案不僅可以在最大程度上為建設(shè)單位減少資本投入，帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以科學(xué)有效地保護(hù)建筑施工場地的生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)建筑經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的模式。因此，合理地使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)能夠更好地實(shí)現(xiàn)建筑的綜合效益。建設(shè)單位從事建筑開發(fā)的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、減少建筑材料使用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)建筑的高質(zhì)量和長期使用【1】。建筑只有在保證良好質(zhì)量和長期使用的前提下才能夠?qū)崿F(xiàn)建筑美觀、耐用、新穎等特點(diǎn)，從而滿足不同人群的需要。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案相比，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化可以有效地降低建筑結(jié)構(gòu)成本投入。其采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施可以科學(xué)地實(shí)現(xiàn)建筑施工過程中各種資源的合理配置，以及各項(xiàng)建筑材料的充分利用，并且更好地協(xié)調(diào)建筑空間布局，使得建筑空間布局能夠有效的結(jié)合，共同發(fā)揮其使用功能。因此，合理的利用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在確保建筑安全性能的前提下能夠充分的體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新性。此外，這種技術(shù)還能夠幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員選擇最為合理的設(shè)計(jì)方式。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的理論體現(xiàn)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們不僅需要考慮其安全性、可靠性以及基本功能的健全性，還需要考慮建筑本身的美感與藝術(shù)感，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相應(yīng)體現(xiàn)。從理論上對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)優(yōu)化方式進(jìn)行分析，我們可知，建筑結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)優(yōu)化方式在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化和建筑結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)化上。對于建筑結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化，我們不僅應(yīng)盡量減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心的相關(guān)性差異，而且還應(yīng)保持建筑結(jié)構(gòu)的對稱性和規(guī)則性，但是這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念同時(shí)應(yīng)滿足建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)要求。對于建筑結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)化，在滿足建筑本身功能的前提下，豎直方向應(yīng)盡量讓同一方向的豎向承重構(gòu)件達(dá)到上下相通，而且為了減小在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的難度，宜盡量避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的使用。在豎直方向的設(shè)計(jì)還應(yīng)充分考慮剛度的相關(guān)要求，剛度的變化應(yīng)保持均勻性而不是突變性，否則一旦出現(xiàn)剛度的突變會(huì)嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)在抵抗水平方向上的荷載作用性能。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法

1、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以分為以下幾個(gè)階段:

1.1 對變量的選擇。一般情況下，建筑師決定的最終建筑設(shè)計(jì)方案起到重要的作用，這些重要的建筑數(shù)值均可以作為變量供建筑設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇。例如:工程參數(shù)的參考，包括對房屋價(jià)格的參考、對于其損失的參考等等。設(shè)計(jì)人員若能夠?qū)⒆兓容^小或考慮因素較少的參數(shù)作為設(shè)計(jì)的參考，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和編程難度將會(huì)大大降低，設(shè)計(jì)人員也能夠更快的找到最符合設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)【2】。

1.2 對函數(shù)的確定。設(shè)計(jì)人員要選擇出最符合配筋率和房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的一組函數(shù)，進(jìn)而在最大程度上降低建設(shè)成本。

1.3 對施工條件的衡量。想要進(jìn)一步確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要從房屋的受力限度、變形限度、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的限度、房屋的結(jié)構(gòu)體系等方面考慮。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該結(jié)合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實(shí)際設(shè)計(jì)中存在的約束性條件，并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，以保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。

2、科學(xué)設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)方案及應(yīng)用程序

首先，依據(jù)可靠度而開始進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化通常都具有很多約束條件，有時(shí)會(huì)遇到非線性的相關(guān)優(yōu)化問題。所以在相應(yīng)的計(jì)算中，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，將有約束的優(yōu)化轉(zhuǎn)化成無約束的優(yōu)化，而相關(guān)的計(jì)算、方式有拉式乘子法、powell 法等。其次，依據(jù)可靠度而開始進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化基本模型，以及在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用的相應(yīng)的計(jì)算方式，為了可以更好地實(shí)現(xiàn)其效果，能夠?qū)⑦@些編纂成一個(gè)運(yùn)算速度較快而且功能全面的綜合性、科學(xué)性的應(yīng)用程序。這樣能使整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)更加全面地、有效率地進(jìn)行實(shí)施。

3、對統(tǒng)計(jì)結(jié)論進(jìn)行分析

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行了各種計(jì)算之后，要對統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的分析，并且找出各個(gè)設(shè)計(jì)方案中不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，并且結(jié)合總體的設(shè)計(jì)情況和進(jìn)展選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)論分析的時(shí)候，要注意不要遺漏一些細(xì)節(jié)問題。房屋的建設(shè)與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)耗時(shí)長、成本高的項(xiàng)目，它不僅涉及到建設(shè)單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設(shè)計(jì)人員在把握細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，要注意從宏觀上把握住當(dāng)事人的利益，這樣才能夠有效的節(jié)約建設(shè)成本，進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員不僅要避免追求片面的利益，還應(yīng)該避免為了追求設(shè)計(jì)創(chuàng)新而忽略了建筑實(shí)際情況。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

1、對建筑主體上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行的科學(xué)性優(yōu)化

房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的模型并進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。整個(gè)過程第一步就是先合理地設(shè)置剪力墻，保證剪力墻整體的布置是均勻的，這樣使樓層平面剛度的中心點(diǎn)重合于樓層平面質(zhì)量的重心，從而減少地震作用及風(fēng)荷載等對其的破壞性。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果條件允許，應(yīng)盡可能地對剪力墻進(jìn)行大開間的布置，加長剪力墻的墻肢長度，這樣既能減少墻肢的數(shù)量，還能在符合規(guī)范的條件下減少混凝土的使用量。另外，剪力墻內(nèi)的暗柱一般都設(shè)置了鋼筋，如果采用較大的剪力墻就可以減少相對的鋼筋使用數(shù)量，從而相應(yīng)減少的材料成本。然而如果建筑的本身不具有相應(yīng)的條件，而且對于抗震抗壓的要求較高，就不得開間過大的剪力墻。

2、房屋建筑的整體性與局部性優(yōu)化

建筑在設(shè)計(jì)過程中都應(yīng)具備相應(yīng)的層次性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。從層次性角度來講，建筑體系包含著建筑整體設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)相關(guān)體系及安裝體系等，每一個(gè)單獨(dú)的體系又包含了眾多的下屬體系。在對房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要對每一個(gè)下屬系統(tǒng)地進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，沖破關(guān)聯(lián)的橫向性，實(shí)現(xiàn)疊加型工程;對于復(fù)雜性角度來講，主要包含選取建筑的材料、選取建筑的零部件等。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)要從整體入手，才能真正實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑優(yōu)化保持協(xié)調(diào)

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要保證結(jié)構(gòu)的整體性，又要與建筑平面功能緊密配合，這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑本身的功能與結(jié)構(gòu)相應(yīng)合理性的效果。對于建筑系統(tǒng)來講要保證平面簡潔，墻體與立柱不能有錯(cuò)位的現(xiàn)象，高度與截面的面積相通。在樓體設(shè)計(jì)時(shí)，自身受力較多的轉(zhuǎn)角區(qū)域，要選擇高強(qiáng)建材做為承重的材料，從而更好地降低自重。對于結(jié)構(gòu)整體來講要保證重心、剛心、質(zhì)心三者正確交疊，防止扭轉(zhuǎn)的狀況出現(xiàn)。

4、直覺優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

即使對于同一個(gè)建筑方案，結(jié)構(gòu)布置方面也可能存在諸多的差異。建筑結(jié)構(gòu)的布置如已經(jīng)確定，即使荷載情況是完全相同，也可以將差異化的分析方法給應(yīng)用進(jìn)來。在分析過程中，也可以采取差異化的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料和荷載的取值，對于建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理，更是存在著諸多的差異。現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算大多都是靠計(jì)算機(jī)來完成的，但很多問題都是計(jì)算機(jī)無法完全解決的，那么就需要靠設(shè)計(jì)人員進(jìn)行科學(xué)的判斷。在判斷的過程中，需要嚴(yán)格依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，總結(jié)過去的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這也就是我們所說的概念設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)師在選擇多種備選方案的過程中，就需要應(yīng)用到概念設(shè)計(jì)。

5、建筑壽命優(yōu)化與階段性優(yōu)化。

在建筑的使用年限內(nèi)，需對建筑每一階段進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者要考察各個(gè)階段的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化方式的確定，從而對工程的整體壽命進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化。這樣，既保證了建筑產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對于整個(gè)建筑工程的質(zhì)量與美觀都有著重要的促進(jìn)作用，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，在很大程度上促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，因此，有必要不斷加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王也. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中華民居(下

旬刊),2013,03:81-82.

[2]鄭智,樂肖軍. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011,04:98.

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法范文第5篇

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

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的過程，通常被歸入綜合決策的范疇。在實(shí)際優(yōu)化環(huán)節(jié)，既要考慮實(shí)用性和安全性，又要考慮經(jīng)濟(jì)性，還應(yīng)考慮整體效果。建筑概念設(shè)計(jì)將會(huì)致力于這些不穩(wěn)定因素的解決，以提高建筑的實(shí)用性。對建筑結(jié)構(gòu)的諸多可能破壞因素進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)地震這一破壞因素最難以控制，因?yàn)榈卣鸢l(fā)生時(shí)，將會(huì)給建筑施加一個(gè)極大的作用力，同時(shí)地震又是難以準(zhǔn)確預(yù)測的。所以，在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際環(huán)節(jié)，應(yīng)該站在整體的角度對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化， 采取多項(xiàng)措施以達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的目的。另外，設(shè)計(jì)方案中如果有不利于建筑結(jié)構(gòu)抗震的因素，則應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，無法調(diào)整時(shí)，則應(yīng)放棄。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的幫助下，建筑在整體剛度方面應(yīng)該達(dá)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。與此同時(shí)，是實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，還應(yīng)綜合其他優(yōu)化方法的應(yīng)用，以提高建筑的抗震能力。如延性設(shè)計(jì)，該種設(shè)計(jì)方法能夠很好地保護(hù)地震中的建筑免受脆性破壞的危害；又如多道設(shè)防的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)思路是，當(dāng)發(fā)生劇烈地震時(shí)，“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。在進(jìn)行建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)注意上述優(yōu)化方法的有效運(yùn)用。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個(gè)屋蓋，并不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增加而有所改變，它的成本下降會(huì)比較明顯。 對于基礎(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，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

2、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提高建筑結(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；相反降低層高，可節(jié)省，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。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法可以使建筑工程造價(jià)降低6%-34%。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)對適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優(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)今建筑商對于建筑結(jié)構(gòu)的效益的需求，也符合市場可持續(xù)發(fā)展的需求。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的概述

完美的建筑是在滿足人們使用功能及視覺感受的前提下，充分滿足使用者和社會(huì)所期望的各種要求。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。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

結(jié)構(gòu)方案的建立過程即工程結(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，如果能對建筑類 別有所針對，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)主要作用于無具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無確定性的地震設(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瞎。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。與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過程同時(shí)要注意對于細(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級鋼和冷軋帶肋鋼市場價(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。例如對灌注樁樁長的選擇影 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。

結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的過程，通常被歸入綜合決策的范疇。在實(shí)際優(yōu)化環(huán)節(jié)，既要考慮實(shí)用性和安全性，又要考慮經(jīng)濟(jì)性，還應(yīng)考慮整體效果，總之，要平衡各方面的關(guān)系。本文對建筑結(jié)構(gòu)空間利用率的優(yōu)化進(jìn)行了重點(diǎn)探討，對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理念進(jìn)行了闡釋和延伸，希望能對類似工程建設(shè)提供一些借鑒和幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]高鵬.喬可義.重視概念設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量[J].建設(shè)工程與技術(shù).2014（07）.