房屋結構設計最佳化方法研究論文
房屋結構設計最佳化方法研究論文
摘要：建築結構設計是房屋結構設計中的重要內容，因此，對建築結構進行最佳化設計具有重要意義。合理的設計方案，在滿足技術要求的基礎上，還能滿足美觀與使用性要求。但是，最佳化建築結構設計是一個比較複雜的問題，這就要求我們，必須深入研究最佳化建築結構設計的方法。文章首先介紹了結構設計最佳化方法內容及其原則，並闡述了建築結構設計最佳化的現實意義，隨後探討了建築結構設計最佳化方法的具體應用，希望對相關人員有所啟發。
關鍵詞：建築結構設計；最佳化方法；協調性；經濟效能
現如今，人們對建築的要求不再簡單的是居住使用要求，隨著時代的不斷髮展，人們對建築的美觀性和安全性也愈加重視，對建築的實用效能有了更嚴格的要求。基於以上要求的變化，這就要求我們不斷改變並最佳化結構設計，採取耳穴的方案，同時滿足美觀性和實用性，並且還能夠降低成本投入，提高經濟效益，促進建築業的良好健康發展。
1結構設計最佳化方法內容及其原則
1.1概述。在房屋建築結構設計時，如果要對設計方法進行最佳化，這就勢必給工作人員帶來更多的問題，例如成本問題和建築材料問題。這種情況下，就要求工作人員用最低的資金投入，進行房屋建築設計的最佳化。對最佳化房屋建築設計時，其最佳化的內容主要包括兩個內容：
①最佳化整體的房屋建築結構；
②最佳化區域性的房屋建築結構。而區域性房屋建築結構主要就是對主體結構、房頂結構和下部基礎結構等分別進行最佳化設計。1.2原則。
（1）使建築具有安全效能。房屋結構最佳化不是簡單的進行材料的節約，而是首先要確保房屋建築結構安全，然後利用專業知識，結合實際的房屋建築情況，對房屋建築結構進行科學合理的最佳化，從而使得房屋建築的設計趨於完善。
（2）使建築具有實用效能。對於房屋建築最佳化設計的另一個原則就是要確保建築物的實用性，使得房屋建築透過最佳化設計具備更多的功能，滿足人們的實用與使用需求。
（3）保證建築結構最佳化的同時保護環境。房屋建築結構最佳化設計的另一個原則就是要尊重環境，也就是說要注意環保，例如，可以採用綠色環保材料。
（4）確保建築具有可用價值。這個原則也是非常重要的一點，要求在進行房屋建築最佳化設計時，不能一味追求利益，忽視質量，而是要在保證建築質量的基礎上降低資金投入。根據以上原則，不難看出，在進行房屋建築結構最佳化設計時必須保證其科學、安全、質量要求。首先，充分重視結構最佳化模型，科學合理的結構設計變數得到解決。主要針對相關的引數值和約束來控制引數值的選擇應注意，而較小的將實現一個預定義的型別引數，可以有效地減少程式設計，提高效率，提高整體水平；然後是目標函式的確定，這將對建築作為一個整體的成本情況來理解。可以科學地確定約束條件，為結構的最佳化設計奠定基礎。
2建築結構設計最佳化方法的具體應用
2.1整體和區域性最佳化。房屋建築結構設計具有複雜層次性。首先要求在進行設計時要考慮設計、結構、安裝等不同子系統及其下屬體系。在進行最佳化設計時，綜合考慮各個子系統和下屬體系並且進行最佳化；其次，由於在房屋建築結構設計時設計到施工材料、構建、配件等內容，這就要求進行房屋建築設計時，進行整體最佳化。建築結構的最佳化計算模型和最佳化計算方案屬於建築結構最佳化設計的重要組成部分。建築結構的最佳化設計的本質就是在變數中提取重要的引數，根據上述所說引數建立函式模型，從而得到比較好的方案。一般來說，建立模型主要從以下方面入手：①合理選擇設計變數，這屬於重要內容，而且在選擇變數設計會影響引數的選擇，因此合理計算變數就能將降低計算程式設計的工作量；②確定目標函式，首先要在符合函式的.基礎上找到最優解，才能確定目標函式；其次，將約束條件確定下來，主要包含彈塑性、強度、應力及尺寸等方面，在最佳化建築結構的同時，必須確保約束條件的範圍在規定的要求之內，滿足設計的需求。
2.2建築主體上部結構的科學性最佳化。建築主體上部結構的科學性最佳化，是在建立模型，最佳化系統設計，保證科學合理性的基礎上，對建築剪力牆進行最佳化設計。首先，建立合理的剪力牆數量；其次，保。證剪力牆的整體質量的統一性，保證其整體結構的重心，減少地震等災害對房屋建築的破壞；最後，如果要保證剪力牆的高抗剪能力，在滿足質量的要求上減少牆的數量。
2.3概念設計結合細部結構設計最佳化概念設計的應用表明沒有具體的量化資料，例如，抗震防裂度，這種情況下沒有具體的量化的標準進行最佳化設計，因此需要用到概念設計。但是在設計過程中，要求工作人員必須會合理且靈活運用建築結構設計的最佳化方法。例如，在進行抗震設計時，可以根據房屋建築的實際情況，選擇合理的抗震方法進行設計，方法不同，但是達到了相同的最佳化目的。
2.4結構設計中注重協調性設計。應用結構設計的最佳化方法，可以充分體現在協調方面。將建築與整個平面之間的關係應得到有效的加強，可以在結構設計中加以保護，以及結構設計的外觀也應體現。在設計過程中，牆、柱的結構佈置，建築平面功能需要得到有效保證，建築空間和深度，充分保證房子的整體結構來反映系統的簡單性，在各部門的高度可以充分的保護。
2.5對計算結果進行分析，確定最優設計方案。作為最佳化結構設計中比較重要的部分，結果分析的意義不言而喻。在此過程中，要將計算資料結果進行詳細的分析，然後以資料中得到的資訊為依據，制定最佳化設計方案。另外，在最佳化設計的過程中需要多方面考慮，尤其是各種阻礙因素，要對其進行控制，使得建築結構最佳化設計能夠順利完成。此外，由於在施工建設過程中，涉及的人力、物理、財力較多，因此結構最佳化的主要目的就是合理降低上述指標，從而保證建築指標不會受到影響。因此，在建築結構設計中必須注意：①找到建築技術和經濟之間的平衡點，降低二者矛盾，使用高新技術，降低費用成本；②充分理解技術所帶來的經濟價值，充分意識到技術的進步和發展有利於降低經濟損耗，因此這就要求必須加強技術發展。
3建築結構設計最佳化的現實意義
3.1有利於降低工程總成本。現階段，高層建築不斷增加，與普通多層建築比較，主要的區別就是佔據的土地面積比較小，佔據的空間面積比較大，減少用地費用。但是建築物的高度的增加，層數的增多，就容易造成樓與樓之間的不協調問題，佔地節約量和建築的層數不成比例。因此，不可以單純的追求建築的高度而忽視土地節約量，要將佔地面積、造價進行統一協調。另外，高層建築並不會因為層數的增多增加樓頂，這就明顯的降低了成本，只是會增加樓層的基礎造價。
3.2有利於加強建築物的整體經濟效能。隨著層數的不斷增加，建築物必會影響整體框架樑與柱的承載能力，使之承載力增加，這就造成牆體的面積和樑柱的體積的增加，增加結構自重，電線、水管等管道等房屋配置會有所延長。相對來說，普通的多層建築物能夠節省建材但不會影響抗震效能。此外，建築物高度的不同勢必會影響牆面的範圍，這時候一般會選擇圓形建築或者是接近方形的建築，這樣外牆的周長係數就會相對減少，而且內外裝修面積也會隨之減少，而且以上形狀有利於其受力的提高，在保證安全穩定的基礎上增加了建築的整體經濟效益。
4結束語
綜上所述，參考實際情況，從多個方面，研究對房屋結構設計中的建築結構設計最佳化方法的應用，利用結構理念和方法的不斷最佳化，有效的提高建築整體的結構設計質量。希望本次的相關研究，可以對房屋建築結構設計最佳化起到一定指導作用。
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