結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

李和平

摘要：相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，近年來(lái)，建筑施工項(xiàng)目整體數(shù)量呈現(xiàn)了上升趨勢(shì)，特別是房建工程項(xiàng)目數(shù)量上升幅度較大，并引起了社會(huì)各界的關(guān)注。房建工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分重要的環(huán)節(jié)，它是保證建筑物穩(wěn)定性、安全性的重要基礎(chǔ)。為保證房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，必然要采取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行完善。基于此，本文對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了綜合性闡述，并對(duì)其在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出了相關(guān)觀點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化技術(shù)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：房屋建筑

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是全面實(shí)現(xiàn)建筑功能的重要基礎(chǔ)，不同類型的建筑，其結(jié)構(gòu)會(huì)存在一定的差異性。例如，民用建筑與工業(yè)建筑，單層、多層、高層建筑，鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑在結(jié)構(gòu)特征方面均存在差異。單從結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，又可將建筑分為剪力結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)及排架結(jié)構(gòu)等。因此，實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需結(jié)合建筑用途、特征、功能性等進(jìn)行合理分析，以保證建筑物充分發(fā)揮其作用。當(dāng)然，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需遵循一定原則，并將美觀影響因素、環(huán)境影響因素及經(jīng)濟(jì)影響因素考慮其中，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理。通常情況下，房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)按照以下流程進(jìn)行：（1）方案分析。從宏觀角度對(duì)建筑物應(yīng)滿足的功能進(jìn)行分析，以獲取整體性預(yù)案。（2）結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，會(huì)著重考慮結(jié)構(gòu)的抗震性及穩(wěn)定性。（3）結(jié)構(gòu)計(jì)算。通過(guò)綜合性計(jì)算，篩選出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)組合。（4）圖紙繪制。根據(jù)上述分析結(jié)果，繪制出有效的施工設(shè)計(jì)圖，將建筑結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述出來(lái)，并根據(jù)構(gòu)件情況，設(shè)定出計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及抗震等級(jí)。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性

房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要采取一定的優(yōu)化措施，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理陛。新型施工技術(shù)的不斷普及與推廣，一定程度上促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，也對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一定程度影響。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，可讓空間利用最大化。通過(guò)調(diào)整構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的空間布局，讓建筑物的功能得以充分發(fā)揮。目前，多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)執(zhí)行，將設(shè)計(jì)理念與計(jì)算機(jī)技術(shù)充分結(jié)合，可以促使設(shè)計(jì)層次上升。同時(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，也需要充分考慮計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的合理性，以將建筑結(jié)構(gòu)特征完全體現(xiàn)出來(lái)?？傊?，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨于合理，保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，為實(shí)際房建工程項(xiàng)目施工提供了重要的保障。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化流程分析

通常情況下。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化遵循以下流程進(jìn)行：（1）構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型構(gòu)建過(guò)程中先要篩選出合適的設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)變量主要包括約束控制參數(shù)及目標(biāo)控制參數(shù)，并選取預(yù)定參數(shù)。預(yù)定參數(shù)對(duì)局部性設(shè)計(jì)并不會(huì)產(chǎn)生太大影響，控制參數(shù)變化在可變范圍內(nèi)，設(shè)定該參數(shù)可在一定程度上降低編制程序工作量、設(shè)計(jì)工作量及計(jì)算工作量。相關(guān)參數(shù)確定后，再選定目標(biāo)函數(shù)，以起到控制成本的效果。另外，還要選定約束條件。約束條件涵蓋范圍較大，包括尺寸約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、應(yīng)力約束、形變約束等。要保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在房建結(jié)構(gòu)施工中充分發(fā)揮作用，就需要讓約束條件與相關(guān)規(guī)范一致，讓設(shè)計(jì)達(dá)成最優(yōu)。（2）相關(guān)計(jì)算方案設(shè)定。優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)涉及到各種類型的變量及非先行數(shù)據(jù)。通過(guò)計(jì)算，可將約束優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束問(wèn)題。（3）程序設(shè)計(jì)。結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型與計(jì)算結(jié)果，對(duì)程序進(jìn)行編制，以獲取性能優(yōu)良的程序。（4）選定結(jié)果。通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行綜合性分析，選定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化具體應(yīng)用

4.1結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)選型時(shí)，需充分考慮業(yè)主對(duì)房屋建筑的實(shí)際功能需求，并根據(jù)投資水平與實(shí)際施工能力進(jìn)行綜合性權(quán)衡，讓建筑收益與投資達(dá)成平衡。結(jié)合客觀環(huán)境、需求、建筑要求等篩選出最為合適的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

4.2運(yùn)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)

信息優(yōu)化是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化成效性的基礎(chǔ)，事實(shí)上房屋建筑結(jié)構(gòu)會(huì)受到多種變量條件的約束，所以無(wú)法通過(guò)單一性方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，為應(yīng)付各種復(fù)雜的房屋結(jié)構(gòu)，則需要充分利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，對(duì)優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化。例如，在存在模型的情況下，采取GAMS軟件，可大幅度提升設(shè)計(jì)優(yōu)化效率。GAMES在建模線性、非線性和混合整數(shù)最優(yōu)化問(wèn)題處理方面具有較好的適用性，系統(tǒng)處理建模問(wèn)題時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)潔及自然的方式，可讓用戶迅速更改公式。求解器轉(zhuǎn)換也較為便捷，可迅速?gòu)木€性轉(zhuǎn)換至非線性。采取GAMES對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，數(shù)據(jù)僅需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中輸入，可通過(guò)簡(jiǎn)明的代數(shù)聲明對(duì)模型進(jìn)行描述。

4.3功能優(yōu)化

功能優(yōu)化是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)部分重要控制點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)陛優(yōu)化，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的全面陛。盡管各種結(jié)構(gòu)形式都具備一定程度的抗震性能，但最終產(chǎn)生的效果是存在差異的。因此，設(shè)計(jì)工作人員對(duì)房建結(jié)構(gòu)的各種形式需充分把握，在保證抗震性能的前提下，盡可能控制整體成本。同時(shí)。讓房屋形體、結(jié)構(gòu)體系及剛度分布達(dá)成平衡，根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)或關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化，在提升房屋結(jié)構(gòu)抗震能力的同時(shí)，讓設(shè)計(jì)成本也有所下降。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅能讓房屋建筑的穩(wěn)定性、質(zhì)量水準(zhǔn)有所提升，還可降低造價(jià)成本。通過(guò)合理使用材料、篩選合適的結(jié)構(gòu)框架、充分利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)讓優(yōu)化設(shè)計(jì)取得成效性，保證建筑功能性的同時(shí)，進(jìn)一步提升效益產(chǎn)出。