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篇(1)

關鍵詞：優(yōu)化設計；建筑結構；材料方案

目前在我國的建筑設計中，對建筑結構的優(yōu)化設計具有重要的意義。建筑結構優(yōu)化設計的突出表現(xiàn)和最終目的，是為了降低工程的造價，這是比較狹義上的說法，但是在現(xiàn)實中對建設結構設計的優(yōu)化，主要指的是廣義的說法，在降低工程造價的同時，保證其建筑五的安全性，在利益最大化和質(zhì)量保證中找到一個最優(yōu)的平衡點，這就是目前建筑結構優(yōu)化設計的意義所在。

一、結構方案上的優(yōu)化

在建筑機構優(yōu)化設計中，結構方案的優(yōu)化是設計優(yōu)化的基礎和保證。對建筑設計者而言，所能采用的建筑結構方案往往不是唯一的，但是不同的結構方案的選擇，其所耗費的過程造價和實際的過程質(zhì)量也是不同的，為了實現(xiàn)結構優(yōu)化設計的最終目的，就必須要選擇一個最優(yōu)的結構方案，實現(xiàn)架構方案的優(yōu)化。

（一）從整體上處理好各要素之間的關系

這里所說的整體，就是將結構的總體方案放置于特定的建筑空間中，同時要處理好每個要素之間的關系，包括結構與構件之間的關系，充分考慮結構和構件在整體上的最佳受理狀態(tài)，從而使結構具備更高的承載力以及良好的剛度和延展性。

優(yōu)化結構的受力與傳力途徑

結構受力的優(yōu)化主要是要考慮簡單的傳力途徑，傳力途徑過于復雜，就會使結構構件出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換，而這種轉(zhuǎn)換過程必然會增加工程的造價，同時也有可能出現(xiàn)計算上的錯誤從而出現(xiàn)相應的安全問題。因此采用簡單的傳力途徑，不僅可以減少結構構件的轉(zhuǎn)換次數(shù)，降低計算錯誤的安全風險，同時也可以提高工程造價的積極性。

（三）保證整個結構的協(xié)調(diào)一致性

在結構方案的設計上一定要充分考慮整體結構中的每一個構件，使其結構構件可以在整體上實現(xiàn)協(xié)調(diào)一致性，發(fā)揮出整體上的最大效應，以確保實現(xiàn)建筑規(guī)范所規(guī)定的設計目標要求，從而實現(xiàn)結構設計上的優(yōu)化。

（四）避免結構上的扭轉(zhuǎn)

結構上出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的原因一般都是由于結構平面布置中抗側(cè)力的剛度中心跟建筑物的質(zhì)量重心或者是外力作用重心相偏離而導致的，這種扭轉(zhuǎn)所消耗的材料量是很大的，同時也會出現(xiàn)相應的不安全因素，因此在結構方案中主要加以重視和避免。

二、建筑結構材料上的優(yōu)化

處于對建筑結構中的經(jīng)濟性和安全性的雙重考慮，對結構材料的要求也就比較高，在材料的選擇上需要質(zhì)量好同時經(jīng)濟合理的材料，同時在材料的使用上充分考慮材料的受力特點和力學性能，應盡量做到物盡其用，優(yōu)化合理。例如在鋼筋混凝土的結構設計中，出于對鋼筋混凝土材料中的高抗壓性考慮，應該采用高標號的混凝土用于以受壓為主的柱子，這樣不但可以增加建筑使用的空間，減少構件的截面，同時也能減輕結構自身的重量。對于梁板而言，應該采用高強度的鋼筋，因為鋼筋的韌性較好，比較受彎，同時使用高強度的鋼筋也為了減少鋼筋的用量。此外，在鋼筋混凝土材料的使用上要注意鋼筋與混凝土之間的強度匹配，在實現(xiàn)材料最大性能發(fā)揮的同時，實現(xiàn)對材料的合理利用與節(jié)省，從而實現(xiàn)結構上的優(yōu)化設計。在實際的建筑施工建設中，因為建筑材料的選擇和使用上出現(xiàn)問題而造成資金和材料上的浪費情況的很多。例如在混凝土的現(xiàn)澆板中，經(jīng)常出現(xiàn)混凝土的標號過高的情況，高標號的混凝土在其并不能很好的發(fā)揮其高強度的特性，而且為了配合混凝土的高標準，對于板中的鋼筋量也隨之增加，因此不但造成了鋼筋使用的浪費，也在增加了工程的造價。

三、結構計算上的優(yōu)化

結構計算的優(yōu)化同樣也是建筑結構優(yōu)化設計中的重要組成部分，針對結構計算的優(yōu)化方面，要充分考慮下面幾個方面的問題：

（一）不能盲目的依賴計算機

目前在建設結構的計算一般利用的都是計算機，但是計算機的使用并不是很萬無一失的，由于計算軟件上存在的缺陷而出現(xiàn)的計算錯誤時有發(fā)生，因此設計計算人員不能盲目的依賴計算機的計算，在使用計算機的同時，要對機構設計計算程度的基本理論研究清楚，同時要明確計算程序的限制條件和應用范圍，從而得到正確的計算結果。

（二）對數(shù)據(jù)的認真核對

在對數(shù)據(jù)認真計算的同時，也要對輸入后的構建尺寸、幾何圖形以及相關數(shù)據(jù)進行認真的核對，達到準確無誤，盡可能的避免輸入錯誤、計算錯誤或者是計算分析結果上的錯誤而出現(xiàn)的誤差。有些誤差看上去很小，但是在建筑施工后體現(xiàn)出現(xiàn)的實際影響是巨大的，同時也會影響設計結果的經(jīng)濟性和安全性。

（三）注意實際結構與計算模型的差異

通過計算機的模擬計算所得出的計算模型是建立在計算理論和設計程序之上的，而實際中的建筑結構所受到的影響因素是比較多同時難以計算的，這就意味計算模式和實際機構之間必然會存在一定程度上的差異，這種差異在結構計算中是必須要考慮在內(nèi)的，否則就會影響計算結果以及結構設計的正確性。

四、建筑結構設計與其他專業(yè)的協(xié)調(diào)

在建筑結構設計中，要實現(xiàn)設計的優(yōu)化，有時還要注重跟其他專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，筆者在下文中以排水專業(yè)和電氣專業(yè)為例，簡要的談論建筑結構設計與其他專業(yè)之間的協(xié)調(diào)。

（一）結構與給排水專業(yè)的協(xié)調(diào)

首先水泵間應盡可能的設置在建筑的地下室，這是由于給排水專用建筑中的設備較重，必須要選擇承載量較大的房間；在給排水房間中的預留孔和預埋見的尺寸和位置都必須要準確，同時要注重要樓板孔的加強，并且要避免水平的管道管過建筑梁柱；當管道穿過承重墻上必須要做好相應的加固措施；同時在建筑設計中要充分考慮建筑的樓面負荷，避免將過多的管道出現(xiàn)在同一類的房間，從而出現(xiàn)承重超載。

（二）結構與電氣專業(yè)協(xié)調(diào)

在電氣管線的設置上，如果實現(xiàn)對管線在樓板內(nèi)的暗裝比較困難的，可以采取將垂直管線在預制時將建筑房梁孔洞預留，并且要保證房梁的寬度和墻體的厚度盡可能的一致，從而確保穿梁的帶暖氣管線不會外露；在對電梯機房的設置上，由于該建筑中的預埋見和空洞較多，從而增大了所需的荷載量，需要對該房間強度進行單獨計算。

綜上所述，建筑結構的優(yōu)化設計是一個比較科學系統(tǒng)的設計過程，因為影響工程造價和建筑質(zhì)量的因素有很多，所以在實際的建筑機構設計中，一定要充分的考慮各方面的因素，在每個細節(jié)上都力求優(yōu)化，才能實現(xiàn)結構優(yōu)化設計的最終目的。

參考文獻

[1]史曼柏.住宅建筑結構優(yōu)化設計的探討[J].科技創(chuàng)新導報，2009（21）.

篇(2)

關鍵詞：建筑結構；設計；優(yōu)化；應用

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A

建筑結構設計優(yōu)化的理念應注重實際為主，根據(jù)工程項目建設的實際情況，進行建筑結構優(yōu)化設計要以計劃成本控制為中心，其內(nèi)容就是對建筑方案、建筑結構含樓蓋結構、基礎結構以及圍護系統(tǒng)結構等環(huán)節(jié)，建立起一種關于結構優(yōu)化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關鍵參數(shù)的科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優(yōu)化方案。

一、建筑結構設計優(yōu)化的意義

1、節(jié)省工程造價。建筑工程造價中建筑結構的成本大約占到總造價的50%，對建筑結構進行優(yōu)化設計可以在很大程度上降低工程總造價，節(jié)約工程造價成本。建筑結構優(yōu)化設計能有效的節(jié)省房屋建筑的投資成本，具有巨大的經(jīng)濟價值。

2、提高工程質(zhì)量。目前設計單位的水平整體都在不斷提升，但是首先很多工程師成本控制意識低，忽略對建筑工程的成本造價控制，只追求高的安全系數(shù)，從而造成設計過于保守；其次，沒有相應的責任制，設計人員缺乏責任心，對建筑結構的設計概念不清楚，一味的使用計算機而不是大腦來進行計算，常常導致計算不合理或者與工程實際不吻合等等錯誤，使之結構設計存在安全隱患或者較大的浪費；另外，設計人員與建設單位的溝通不到位，沒有完全理解建設單位的建造用途及建筑功能，進而造成建筑產(chǎn)品不能滿足建設單位的需要。據(jù)統(tǒng)計，因為在設計過程中，設計質(zhì)量差，造成功能布置不合理，相關專業(yè)工程師沒有相互溝通，導致經(jīng)常出現(xiàn)在施工過程中進行修改及返工現(xiàn)象，導致施工工期不能控制。同時因為工程質(zhì)量差，工程存在安全隱患等問題，造成投資的巨大浪費。通過建筑結構設計優(yōu)化可以有效的提高工程設計質(zhì)量，降低安全隱患，減少投資浪費。

3、建筑結構優(yōu)化設計的社會意義。國家的宏觀調(diào)控力度在不斷的加大，原材料的價格在不斷的上漲，從而在建設的前期挖掘潛力，節(jié)約建筑造成成本、科學的優(yōu)化設計，有利于節(jié)約建筑的原材料、保護環(huán)境，符合國家“低碳、節(jié)能、環(huán)保”的理念，利國利民。

二、建筑結構設計優(yōu)化技術應用

通過結構優(yōu)化設計技術來逐步改善房屋建筑的使用性能，進而提高經(jīng)濟性，大力降低工程成本造價。在某個建設工程項目中，結構優(yōu)化設計技術主要應用于項目的整體設計、前期設計以及抗震設計等各個分部階段環(huán)節(jié)，應用廣泛，其發(fā)揮的效能也十分明顯。

1、樹立精品意識。結構優(yōu)化設計過程是結構工程師打造設計精品的過程，預算專業(yè)提前到設計方案階段，為結構工程師提供必要的經(jīng)濟分析數(shù)據(jù)，通過結構工程師與造價工程師對設計質(zhì)量、品質(zhì)的經(jīng)濟指標的全程控制，實現(xiàn)設計產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟的統(tǒng)一。

2、優(yōu)化設計中正確理解應用結構設計規(guī)范。追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀以及便于施工是建筑結構優(yōu)化設計的目的。因此，建筑結構優(yōu)化設計不但要求結構設計工程師有豐富的設計經(jīng)驗，也同時要對建筑結構規(guī)范的條文的概念、定義、前提條件及適用范圍有較為詳細的了解，在建筑結構設計規(guī)范的基礎上，能夠把自身的結構設計方案科學的融入到整個項目工程中。對于一些大面廣的工程中，某些條文規(guī)定不可避免的偏于保守，同時，也有些條文對一些特殊、復雜工程的設計工程條文安全性不足。因此，建筑結構工程師在優(yōu)化設計中，應該充分利用扎實專業(yè)知識與豐富的設計經(jīng)驗，對上述問題做出科學與正確的判斷，從而能夠把握設計，使設計成果逐步優(yōu)化，不斷創(chuàng)新。

3、結構工程師要積極參與工程前期規(guī)劃及方案。建筑結構工程師要積極主動參與前期工程規(guī)劃及建筑方案，是實施結構優(yōu)化技術的重點內(nèi)容。因為，在在實際施工中，建筑結構工程建筑師難以把握對結構體系的受力的正確分析，相關建筑結構工程師要積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與逐步創(chuàng)新，使得建筑師的建筑理念得以完美的體現(xiàn)。

4、合理的結構方案。要用整體的概念在待定的建筑設計中來完成結構整體方案的構思，處理好構件與構件，構件與整體結構的關系，充分利用和發(fā)揮整體結構與構件的最佳受力狀態(tài)，使結構具有足夠的承載力、剛度及良好的延性，盡可能使結構受力與傳力簡單、直接、明確，使之整體結構安全可靠協(xié)調(diào)一致，使建筑的型心與重心重合，避免及減小外力作用下的扭轉(zhuǎn)效應，結構平面規(guī)則對稱與豎向剛度的均勻一致，才能達到結構設計的安全經(jīng)濟。

5、建筑結構各部門相互協(xié)調(diào)與合作。建筑結構優(yōu)化是一個復雜性的系統(tǒng)工程，涉及到的專業(yè)也很廣，各個專業(yè)必須相互協(xié)調(diào)與配合。依據(jù)建筑學發(fā)展角度出發(fā)，現(xiàn)代建筑是綜合性產(chǎn)品，包括建筑、結構以及設備等要素。因此，建筑工程在工程實施中，應該大力加強分工與合作，將各個構成要素進行充分有機結合，為打造出完美的作品夯實基礎。在建筑工程項目設計中，最重要的環(huán)節(jié)是建筑設計與結構設計，只有將這兩個環(huán)節(jié)充分結合，建筑工程實用、經(jīng)濟、美觀大方效果才能充分體現(xiàn)，同時，建造結構受力更趨向合理性，大大降低了成本，簡化了施工。但在建筑設計中，一些許建筑設計人員不遵循建筑的基本力學規(guī)律，過于注重設計方案創(chuàng)作的新奇性，導致這建筑結構難于處理，因此，建筑結構優(yōu)化必須通過強化各個專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)，才能夠?qū)崿F(xiàn)結構合理，成本降低。

6、建筑結構抗震概念設計。概念設計就是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法，整個設計中包含著設計者的感性和理性思維。概念設計通過使建筑結構在遭遇到水平地震力作用下不會破壞，或者將對結構的破壞影響降到最低。因此對建筑結構的設計就要采取措施減小地震帶來的影響，減小地震產(chǎn)生影響的重要手段是需要結構剛度均勻和對稱，結構主體有足夠的延性，能夠有效地防止結構在地震作用下發(fā)生脆性破壞。同時多道設防思想又能使次要的構件在地震情況下先被破壞，從而使一部分地震能量得到消耗，在抗震設防中進行多道防線設計，能有效的抵抗地震力作用。

7、提高材料的利用率。結構的效能設計主要考慮充分發(fā)揮結構材料的力學性能，有效的減少結構材料的消耗，達到“少費多用”的目的。各種高強材料（高強度鋼筋、高強度混凝土等等）和各種輕型材料（如輕骨料混凝土、輕型隔墻、輕型墻板）的合理利用可以有效的減輕建筑結構的自重，減小水平地震力的作用，減小基礎頂部荷載等等8、充分考慮地基基礎結構設計。地基基礎是建筑結構設計的重要組成部分之一，其造價根據(jù)工程所建地地基土的不同，基礎形式不同，其基礎造價也不同，但其造價占工程總造價的比例也不同，其比例占總造價的20~25%不等。地基基礎屬于隱蔽工程，建筑物的高度與安全性等受地基基礎影響很大。建筑結構中的地基基礎的結構設計必須選擇合適的方案，要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件上部結構形式、高度、層數(shù)、基礎頂部荷載，綜合進行基礎選型及埋深等設計，最大程度的節(jié)省造價。

結束語

要科學合理的對建筑結構進行優(yōu)化設計，使其在建筑業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮更好的作用，降低建筑成本。通過概念設計、正確的計算及合理的構造措施來保證，設計要在實踐過程中不斷的研究、探索和創(chuàng)新，使其經(jīng)濟性和適用性的目標得以實現(xiàn)。

參考文獻

[1]彭 濤.住宅項目設計管理研究[J].重慶大學，2011（4）：80~82.

[2]李曉荷.結構設計優(yōu)化技術在建筑工程中的應用探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2011（6）：56~57.

篇(3)

關鍵詞：房屋結構設計，優(yōu)化技術

Abstract: a house to apply the structure design, safety, economy, beautiful and so on together is just perfect, it needs to use the building structure design optimization methods, to improve the limited space realize perfect target. In this paper the author to the structure design optimization in the modern building structure design of the application are discussed. In order to use of limited resources to achieve the goal of economic and practical.

Keywords: housing structure design, optimization technique

中圖分類號： TU318 文獻標識碼：A文章編號：

引言

隨著我國城市建設用地日趨緊張，城市居民住宅向中高層方向發(fā)展，與之相適應的結構形式也取得了許多新的成果。在高層住宅的開發(fā)建設中，結構設計是相當重要的一個環(huán)節(jié)，它與規(guī)劃、建筑、設備和施工等專業(yè)緊密相聯(lián)。同時時代的發(fā)展，建筑風格的變化多樣，又給高層住宅結構設計提出了新的課題和新的挑戰(zhàn)，高層建筑結構設計也越來越成為結構設計工作的重點和難點，如何對高層建筑設計中存在的一些問題進行優(yōu)化應該是每個結構設計人員時刻應該思考的問題。

一、建筑結構優(yōu)化方法以及實踐意義

建筑結構優(yōu)化方法主要體現(xiàn)在房屋工程分部結構設計優(yōu)化和房屋工程結構總體的設計優(yōu)化兩方面。房屋工程分部結構設計優(yōu)化主要分為以下幾方面：基礎結構設計優(yōu)化、房屋頂部系統(tǒng)發(fā)案的設計優(yōu)化、房屋周邊圍護結構發(fā)案的設計優(yōu)化以及結構細節(jié)部分優(yōu)化等方面。這幾個方面進行設計優(yōu)化時，還要對房屋建筑物的受力分析、布局、內(nèi)部結構、造價、成本等內(nèi)容進行具體的分析，并且要在在設計規(guī)范內(nèi)，實用性好的條件下，還要結合實際工程的情況，對其綜合的經(jīng)濟效益和工程成本進行結構設計。

建筑結構優(yōu)化的實踐意義：與傳統(tǒng)的結構設計相比，進行建筑結構設計后的發(fā)案可以將建筑工程的成本造價降低5%～30%。這種先進技術的實現(xiàn)，最大程度上的利用了材料和設備的性能，將房屋結構的內(nèi)部各個單元都能夠互相協(xié)調(diào)?；ハ嗯浜希哂懈叨鹊慕ㄖ?guī)范的安全度，這樣的、在滿足房屋建筑結構長遠效益的前提下，為其設計整體性發(fā)案提供合理的前期決策，因此，房屋結構設計的優(yōu)化設計是實現(xiàn)民用建筑“經(jīng)濟、適用”等目標的有效途徑。

二、結構設計優(yōu)化技術

1、結構設計優(yōu)化技術的原則

結構設計優(yōu)化要求我們從工程的設計和價值角度去思考方案。結構設計優(yōu)化是追求最合理地利用材料的性能，使各構件或各設計專業(yè)得到最好的協(xié)調(diào)。它不僅具備了傳統(tǒng)設計方案所要求的規(guī)范以及規(guī)范所要求的安全度，而且也具備了現(xiàn)今價值學和審美學的成分。結構設計優(yōu)化是對結構設計進行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對結構進行高質(zhì)量再加工的過程。結構設計優(yōu)化不是以犧牲結構安全度與抗震性能為代價，而是經(jīng)過結構設計優(yōu)化的過程，使建筑功能更協(xié)調(diào)，成本更低，結構更安全。

2、實施結構設計優(yōu)化技術所遵循的要點

1）科學地遵循結構設計規(guī)范

建筑結構設計工作要求結構設計工程師們不僅要具備豐富的設計經(jīng)驗，也要對結構規(guī)范的條文熟知，即在結構設計規(guī)范的要求下，將自身的結構設計方案貫穿于項目設計中。規(guī)范更多的是針對量大面廣的工程，因而某些條文的規(guī)定會偏于保守；此外，用于一些特殊、復雜工程的設計時，有些條文則不夠安全。所以，結構工程師在設計中應運用良好的專業(yè)知識與正確的判斷力把握設計，做到設計成果不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。

2）結構工程師前期參與和主動參與的重要性

強調(diào)結構工程前期參與和主動參與是實施結構優(yōu)化技術的重中之重。在實際施工期間，建筑師很難對結構體系的受力做到正確的分析，既建筑師的結構思想不能完全替代結構工程師的設計理念、經(jīng)驗和判斷，也無法彌補結構與建筑專業(yè)技術共識的空白與隔閡。既具有扎實的結構設計理論功底，又具有豐富工程實踐經(jīng)驗的結構工程師，積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與創(chuàng)新，才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的設計作品，更好使整個建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。

3）加強各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作

結構優(yōu)化是一個系統(tǒng)的工作，需其它專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合。從建筑學發(fā)展角度分析，現(xiàn)代建筑是建筑、結構、設備三大要素構成的綜合產(chǎn)品，所以在實施中要強化分工與合作，強化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構成要素有機結合的完美作品。在整個項目開展中，建筑設計與結構設計是整個設計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，二者的結合不僅能夠達到實用美觀大方的效果，而且可以使結構受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。在建筑設計中，許多建筑設計人員只強調(diào)方案創(chuàng)作的新奇，不遵循建筑的基本力學規(guī)律，這樣的方案往往會造成結構設計困難。還有一些建筑師在設計過程中往往忽視力學的基本規(guī)律，如將抗震設防區(qū)的高層建筑電梯或樓梯偏置在建筑一側(cè)，使得剛度中心與質(zhì)量中心之間的偏心距過大，在水平荷載作用下產(chǎn)生大的扭轉(zhuǎn)效應。從以上的例子可以分析出，加強專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)是實現(xiàn)結構合理、成本降低的重要途徑。

三、結構設計優(yōu)化技術在房屋結構設計中的應用

1、結構優(yōu)化技術的基本應用

結構設計優(yōu)化方法的應用具體體現(xiàn)在房屋工程結構總體的優(yōu)化設計和房屋工程分部結構的優(yōu)化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優(yōu)化設計包括：基礎結構方案的優(yōu)化設計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設計、圍護結構方案的優(yōu)化設計和結構細部設計的優(yōu)化設計。對以上幾個方面的優(yōu)化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，并應在滿足設計規(guī)范和使用的前提下，結合具體工程的實際要求，來實現(xiàn)規(guī)范要求和經(jīng)濟要求的最大化。

2、結構設計優(yōu)化技術在房屋結構設計中的應用

1）結構設計優(yōu)化技術與建筑結構設計的結合

一般建筑物的設計方式總是從結構布置開始，確定了結構布置后根據(jù)不同的荷載情況來分析過程中的參數(shù)、材料等要求，然而這些數(shù)據(jù)的分析往往是計算機不能達到的，需要結構設計人員對整個方案進行充分的例證，才能做出判斷。而這些判斷只能在結構設計的一般規(guī)律指導下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行，這便是結構概念設計。因此，結構概念設計是開展施工的必要前提。

2）結構設計優(yōu)化處理的建筑抗震缺陷問題

結構優(yōu)化技術不僅能在降低成本、簡化施工方面得到體現(xiàn)，而且在建筑物的抗震方面也是頗有作為的。結構設計能夠使建筑物在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或?qū)⑵茐某潭冉抵磷畹?。因此，分析建筑物可能遭受的各種不確定因素成為結構優(yōu)化設計的重要內(nèi)容。實際中，地震破壞最為難以預測，且破壞性最大。所以，建筑設計過程中應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施。例如：剛度均勻、對稱是減小地震對建筑物產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發(fā)生的脆性破壞；多道設防思想能使建筑物在特大地震作用下次要的構建先破壞，從而使整個建筑物得到局部的緩沖。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為結構優(yōu)化設計的重要指導理念

四結構設計優(yōu)化技術在建筑結構設計中的應用

1、直覺優(yōu)化(概念設計優(yōu)化)技術與建筑結構設計對于同一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法：析過程中設計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規(guī)律指導下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。3-2概念設計處理的實際建筑設計問題 概念設計 所要 處理的問題多種多樣 。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑 結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或?qū)⑵茐某潭冉抵磷畹?。因此，分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提 高抗 震能力的措施，不利于抗 震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計 過程 中都應該作為概念設計的重要指導思想。

篇(4)

關鍵詞：建筑工程；結構設計；優(yōu)化設計；原則

Abstract: Because our country is at present rapid development of high-rise buildings, in its structure design often encounters to all kinds of problems, which requires structural designers continue to accumulate experience, independent innovation, using the correct concepts of structural design, therefore, structural engineer must in every project design can be continuously explore the laws of nature, the tireless pursuit of the best optimal relative to comparison, by reflection, in the accumulated experience, and constantly improve their judgment and creativity.

Key words: construction engineering; structural design; optimization design; principle

中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：

1、建筑結構優(yōu)化設計基本原則

1.1建筑平面布置產(chǎn)生規(guī)則結構效應的原則

有規(guī)則建筑體型和平面布置的結構，因其受力較簡單，造價相對較低。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，不可能因結構要求規(guī)則而對建筑師的創(chuàng)作提出無理要求，倒是可以在滿足不同使用功能的前提下，通過對結構墻、柱的布局和墻肢長短的調(diào)節(jié)，使不規(guī)則的建筑體型和平面布置產(chǎn)生規(guī)則結構的效應，同樣可以使建筑結構達到經(jīng)濟合理和安全耐用的預定目標。

1.2提高建筑舒適度原則

所謂好的建筑，應是從建筑、結構、裝飾裝修到給排水、暖通、空調(diào)、燃氣、電氣安裝等各專業(yè)的優(yōu)化設計組合，是整體優(yōu)化設計，如果僅僅是某個專業(yè)設計得好，是不可能被稱作是一個好建筑的，結構設計也不能例外的；建筑結構設計要能最大程度地滿足建筑平面布置、內(nèi)部空間高度和建筑立面等使用功能和外形觀感的要求， 投入使用后，使用戶在工作和生活中感到很舒適，使建筑真正成為人人贊美的好建筑，這才是建筑結構優(yōu)化設計的出發(fā)點和落腳點。因此，建筑結構的優(yōu)化設計應包含結構體系的優(yōu)選、傳力途徑的科學性、構件布置的合理性、構件和材料選用的正確性等內(nèi)容；應該把盡可能提高建筑投入使用后的舒適度作為建筑結構優(yōu)化設計的一條重要基本原則。

1.3建筑結構整體安全度原則

我國早已頒布實施的《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）規(guī)定的抗震設計的標準是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”，是說整個建筑結構所有構件要共同達到的目標。如果一個工程有99%的構件在大震作用下不會被破壞， 而其中有1%的構件即使在小震作用下就被破壞，導致整個建筑垮塌，那么，這個工程還能說是結構安全嗎？ 所以結構優(yōu)化設計應全面考慮整體建筑的每個構件，使結構體系中每個構件都具有合理的可靠性，確保整個結構體系的安全性能，確保實現(xiàn)結構設計規(guī)范規(guī)定的設計標準，達到建筑結構既安全耐用又經(jīng)濟合理的總目標。這就是結構設計應堅持的建筑結構整體安全度原則。

1.4不同構件采用不同的安全系數(shù)的結構優(yōu)化設計原則

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，最高時可提高約1.5倍。而現(xiàn)行國內(nèi)結構計算軟件卻不能準確反映現(xiàn)澆樓板的這種約束作用，因此，按力學計算結果進行結構設計的話，對現(xiàn)澆樓蓋梁而言，它的安全系數(shù)就偏高了許多。另一方面，從對出現(xiàn)垮塌事故的工程進行事故原因調(diào)查和分析可以得知，由于樓蓋或樓蓋梁的問題而導致結構破壞的工程實例極少，除非是結構計算本身有誤；從許多震害調(diào)查的工程實例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墻、柱等豎向構件首先遭到破壞所致。在實際的結構設計工作中，若不考慮構件的實際承載能力，對所有構件采取相同的安全系數(shù)，就會造成建筑結構在安全性和經(jīng)濟性方面的不合理。因此，在結構設計時，對獨立構件、靜定結構和豎向構件應采用較大的安全系數(shù)，而對樓板和樓蓋梁的安全系數(shù)可予以適當降低，這樣處理既可以降低工程造價，又可提高結構的綜合安全度。

2、房屋建筑結構優(yōu)化設計的必要性

為了達到結構優(yōu)化設計的目的，工程設計人員必須在保證結構安全的前提下，通過對建筑結構的整體概念分析，采用合理的優(yōu)化設計理念和方法進行優(yōu)化設計，使得能有效地控制工程造價，滿足投資方的經(jīng)濟性要求。通過以往的優(yōu)化設計經(jīng)驗來看，相比于傳統(tǒng)的設計方法，優(yōu)化設計通常可以達到降低工程造價5%～30%的目的。但是在實際的工程設計中，很多因素都制約了優(yōu)化設計的開展和實施。比如，工程的設計進度的要求，使得設計人員根本無暇顧及到結構的優(yōu)化設計要求； 再者，由于知識水平的限制，傻瓜化的設計軟件使得部分設計人員對優(yōu)化設計的理解缺乏，更談不上有效合理的優(yōu)化設計，大部分設計人員在所謂優(yōu)化設計中總著眼于局部部位而忽略了結構總體方案的設計，沒有從總體布局上考慮造價的控制。為此，為了降低工程造價的成本，提高設計人員在提高設計人員在實際工作中對優(yōu)化設計的認識和重視非常必要，只有加強技術和經(jīng)濟效益的有效結合，通過合理的優(yōu)化設計方案，才能達到創(chuàng)造更大的社會效益。

3、房屋建筑結構優(yōu)化設計的內(nèi)容

結構設計的工作主要是根據(jù)建筑設計的要求，采用合理的設計理念和方法，來確定適當?shù)慕Y構形式、布置以及具體的構件設計尺寸。對常見的鋼筋混凝土住宅結構體系進行優(yōu)化時，可以從結構整體的布局以及具體構件兩方面的因素來加以考慮。影響結構整體的布局的因素包括了建筑物的體型特征、柱網(wǎng)尺寸、層高以及抗側(cè)力構件的位置等具體構件因素主要包括結構的布置、構件的截面、混凝土和鋼筋強度等級及配筋構造等。綜合考慮兩方方面的因素影響是必須的，為了實現(xiàn)這一目標，對工程師提出了更高的要求，即需要結構工程師對結構和構件受力特征有充分的把握，能根據(jù)構件設計的合理經(jīng)驗和規(guī)范的深刻理解，采用合理優(yōu)化方法進行有效設計。

3、房屋建筑結構優(yōu)化設計的措施

3.1建筑結構形式的優(yōu)化設計

3.1.1剪力墻的設計

聯(lián)肢墻是通過連梁連接的各墻肢聯(lián)結而成，從而增加了墻肢的約束條件。連梁的剛度增大必將使得結構的地震作用也增大，這樣連梁和墻肢分配內(nèi)力也相應增大，此時必須增大構件的配筋量，顯然這一設計結果必然會造成材料的浪費。因此，在住宅結構設計時，一般情況下不宜采用大剛度的窗下墻作為連梁，而宜將連梁設計成為截面、剛度較小的弱連梁。同時，在滿足結構剛度與變形要求時，應從經(jīng)濟角度與抗力、變形方面綜合考慮，合理布置抗側(cè)力構件。顯然，剪力墻數(shù)量越多，結構抗側(cè)力剛度愈大，相應結構位移會減小，但是結構地震力會隨抗側(cè)力剛度增大而加大，對結構的造價控制不利。因此剪力墻應以周邊均勻、對稱、分散等原則合理布置，以規(guī)范規(guī)定的水平位移限值為準盡可能減少剪力墻數(shù)量。

3.1.2砌體結構的設計

作為承重構件和抗側(cè)移構件的磚砌體，其平面布置較為靈活，但不適宜做躍層結構及受力較大的突兀結構形式。門窗開洞寬度不宜超過2.1m，縱向墻體數(shù)量不宜少于三道，這一措施可以適當減少構造柱的配筋。宜使砌體房屋成為縱橫剛度相近、各層約束合理分布的空間受力體系。

3.1.3底部框架剪力墻的設計

底部框架剪力墻結構由于豎向抗側(cè)力構件不連續(xù)，使得建筑物在轉(zhuǎn)換層上下出現(xiàn)剛度、內(nèi)力和位移突變，促使部分構件提前破壞，因此對建筑物在轉(zhuǎn)換層上下的剛度比的要求比較嚴格，以緩解構件內(nèi)力、位移突變的情況。由于底部框架剪力墻結構容易出現(xiàn)剛度突變、位移突變等不規(guī)則項，在設計時應盡量避免錯層、樓板不連續(xù)、平面或豎向尺寸突變等不規(guī)則項，以免形成具有較明顯的抗震薄弱部位的特別不規(guī)則結構。承重墻盡量放在框架梁上，如果出現(xiàn)放在次梁上的墻體時，應適當加大該次梁、主梁、框架梁的安全系數(shù)，加厚該處的樓板厚度。

3.2注重細部優(yōu)化

3.2.1在注重整體設計的同時，也應加強結構局部構件的精細設計。比如現(xiàn)澆板設計中盡量把異形板劃分為矩形板，這樣既達到合理受力的目的，也避免了拐角裂縫的出現(xiàn)。

3.2.2底部框架抗震墻的底框梁箍筋配箍量一般較大，此時若選用冷軋帶肋鋼筋作為箍筋，便可減少箍筋肢數(shù)或箍筋直徑，達到降低造價的以及方便施工的目的。還有，為減少柱構件底部截面，采用高強度的混凝土是不錯的選擇，但是水平構件混凝土可適當減少混凝土的標號，滿足了受力要求，也節(jié)約了成本。

3.3結構設計軟件在優(yōu)化設計中的運用

隨著計算機技術以及結構優(yōu)化設計理論的結合，基于計算仿真的優(yōu)化設計思路已經(jīng)在工程結構設計中得到了廣泛的應用。通過利用計算機分析軟件建立優(yōu)化設計的分析模型，采用高效的計算機優(yōu)化計算方法，設立結構設計達到的目標要求，最終實現(xiàn)結構設計的優(yōu)化目的。在具體的優(yōu)化設計過程中，優(yōu)化設計實際上已經(jīng)由一個工程問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€數(shù)學問題。在大型復雜結構的優(yōu)化設計中，基于這一思想的結構優(yōu)化設計方法具有其他算法無法替代的優(yōu)勢。因此，工程設計人員加強基于計算機技術的優(yōu)化設計分析非常必要。

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摘要:設計方案直接影響投資，設計質(zhì)量間接影響投資，設計方案影響經(jīng)常性費用。建筑優(yōu)化設計越來越引起人們的重視，如何搞好優(yōu)化設計，應主要抓好那些問題，本文作了簡要分析。 

關鍵詞:建筑設計建筑工程重要性

一、建筑設計在工程建設中的地位和作用  （一）設計方案直接影響投資。工程建設過程包括項目決策、項目設計和項目實施三大階段。進行投資控制的關鍵在于決策和設計階段，而在項目作出投資決策后，其關鍵就在于設計。據(jù)研究分析，設計費一般只相當于建設工程全壽命費用的1%以下，但正是這少于1%的費用對投資的影響卻高達75%以上，單項工程設計中，其建筑和結構方案的選擇及建筑材料的選用對投資又有較大影響，據(jù)統(tǒng)計，在滿足同樣功能的條件下，技術經(jīng)濟合理的設計，可降低工程造價5%～10%，甚至可達10%～20%。  （二）設計質(zhì)量間接影響投資。據(jù)統(tǒng)計，在工程質(zhì)量事故的眾多原因中，設計責任多數(shù)占40.1%，居第一位。不少建筑產(chǎn)品由于缺乏優(yōu)化設計，而出現(xiàn)功能設置不合理，影響正常使用；有的設計圖紙質(zhì)量差，專業(yè)設計之間相互矛盾，造成施工返工、停工的現(xiàn)象，有的造成質(zhì)量缺陷和安全隱患，給國家和人民帶來巨大損失，造成投資的極大浪費。震驚全國的寧波大橋事故就是這方面的典型例證。  （三）設計方案影響經(jīng)常性費用優(yōu)化設計不僅影響項目建設的一次性投資，而且還影響使用階段的經(jīng)常性費用，如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養(yǎng)、維修費等，一次性投資與經(jīng)常性費用有一定的反比關系，但通過優(yōu)化設計可努力尋求這兩者的最佳結合，使項目建設的全壽命費用最低。    二、建筑設計存在的問題    （一）政府監(jiān)控不力  長期以來，形成了一種設計對業(yè)主負責，設計質(zhì)量由設計單位自行把關的觀念，主管部門對設計成果缺乏必要的考核與評價，有的僅靠圖紙會審來發(fā)現(xiàn)一些簡單問題，只有等出現(xiàn)了大的技術問題才來追究責任，而方案的經(jīng)濟性則問及更少。另外，對設計市場管理不夠，越級、無證、掛靠設計時有發(fā)生，從而導致設計質(zhì)量下降，加之由于設計工作的特殊性，不同的項目有各自的特點，所以針對不同項目優(yōu)化設計的成果缺乏明確的定性考核指標。  （二）優(yōu)化設計的意識不強  目前，業(yè)主往往把投資的控制重心放在施工環(huán)節(jié)上，而對設計環(huán)節(jié)重視不夠。其原因：一是對設計對投資影響的重要性認識不夠，只看到搞施工招標，投標價要低于標底價、施工單位要讓利等，殊不知設計方案的優(yōu)化會帶來更大的節(jié)約；二是無法很好地選擇設計單位，因為在設計前業(yè)主不知道誰能優(yōu)化到什么程度。有些項目設計雖通過招投標，但此時方案不細，概算粗略，很難來綜合評定；三是業(yè)主由于專業(yè)知識上的限制，對設計方案難以從優(yōu)化擾的角度提出要求或疑議；四是有些業(yè)主經(jīng)濟實力雄厚，項目建設趕時髦，求新穎，根本不提優(yōu)化要求；五是有些業(yè)主自身對工程應具備的功能要求及應達到的目標不明確，隨意性大，要求出圖時間緊，又壓低設計收費，從而也影響了優(yōu)化設計的開展。  （三）缺乏必要的壓力和動力  由于目前的設計經(jīng)營往往憑的是關系，缺乏公平競爭，所以設計單位的重心不在技術水平的提高上，設計只要保證不出大的質(zhì)量問題，方案的好壞、造價的高低，關系不大，使優(yōu)化設計失去壓力。由于現(xiàn)在的設計收費是按面積或按造價的比例計取，幾乎跟投資的節(jié)約和設計質(zhì)量的優(yōu)劣無關，導致對設計方案不認真進行經(jīng)濟分析，而是追求高標準，或為保險起見，隨意加大安全系數(shù)，造成投資浪費。  （四）運行的機制不夠完善  優(yōu)化設計的運行需有良好的機制作為保證。而目前的狀況，一是缺乏公平的設計市場競爭機制，設計招標未能得到推廣和深化，地方、行業(yè)、部門保護嚴重；二是價格機制扭曲，優(yōu)化不能優(yōu)價；三是法律法規(guī)機制薄弱。  三、應著手抓好的幾個問題    （一）主管部門應加強對優(yōu)化設計工作的監(jiān)控  為保證優(yōu)化設計工作的進行，開始可由政府主管部門來強制執(zhí)行，通過對設計成果進行全面審查后方可實施。作為《建設工程質(zhì)量管理條例》的配套文件之一的《建筑工程施工圖設計文件審查暫行辦法》已由建設部建設［2000］41號文頒布施行，它的實施將對控制設計質(zhì)量提供重要保證。但《辦法》規(guī)定的審查主要是針對設計單位的資質(zhì)、設計收費、建設手續(xù)、 規(guī)范的執(zhí)行情況、新材料新工藝的推廣應用等方面的內(nèi)容，缺乏對方案的經(jīng)濟性及功能的合理性方面的審查要求，所以建設主管部門在執(zhí)行《辦法》的同時，應增加人員配備和審查力度，對設計成果進行全面審查。第二，應加強對設計市場的管理力度，嚴格通過資質(zhì)管理、人員注冊、設計招標、圖紙審查等環(huán)節(jié)來規(guī)范設計市場，減少黑市設計。第三，利用主管部門的職能，總結推廣標準規(guī)范、標準設計、公布合理的技術經(jīng)濟指標及考核指標，為優(yōu)化設計的進行提供良好服務。

（二）加快設計監(jiān)理工作的推廣  優(yōu)化設計工作的推行，僅靠政府監(jiān)控還不能滿足社會發(fā)展的要求，設計監(jiān)理已成為形勢所迫，業(yè)主所需。通過設計監(jiān)理可打破設計單位自己控制自己的單一局面。因此，主管部門應在搞好政府監(jiān)理的同時，一方面應盡快建立設計監(jiān)理單位資質(zhì)的審批條件，加強設計監(jiān)理人才的培訓考核和注冊，制定設計監(jiān)理工作的責職、收費標準等；另一方面通過行政手段來保證設計監(jiān)理的廣度，為設計監(jiān)理的社會化的提供條件。  （三）建立必要的設計競爭機制  為保證設計市場的公平競爭，設計經(jīng)營也應采用招標投標，雖然早在1984年，當時國家計委和城鄉(xiāng)建設環(huán)境保護部就印發(fā)《工程設計招標投標暫行辦法》，1995年建設部230號文印發(fā)了《城市建筑方案設計競選管理辦法》，新頒的《招標投標法》中也規(guī)定符合條件的項目的勘察設計必須招標，但實際招標項目的量一直很少，只占總項目的10%左右(不同的地區(qū)其 比例可能有所不同)，即使采用招標的項目，其招標體系不完善評標方法不健全，缺乏公平競爭性，因此應完善設計招投標的相關環(huán)節(jié)。首先，應成立合法的設計招標機構；其次，各地方主管部門應建立相應的規(guī)定，符合條件的項目必須招標；第三，業(yè)主對擬建項目應有明確的功能及投資要求，有編制完整的招標文件；第四，招標時應對投標單位的資質(zhì)信譽等方面進行必要的資格審查；第五，應設立健全的評標機構合理的評標方法，以保證設 計單位公平競爭，并限制業(yè)主在項目上的隨意性。  （四）注意優(yōu)化設計工作的綜合性  通過優(yōu)化設計來控制投資是一個綜合性問題，不能片面強調(diào)節(jié)約投資，要正確處理技術與經(jīng)濟的對立統(tǒng)一是控制投資的關鍵環(huán)節(jié)。設計中既要反對片面強調(diào)節(jié)約，忽視技術上的合理要求，使項目達不到功能的傾向，又要反對重視技術，輕經(jīng)濟、設計保守浪費的現(xiàn)象。設計人員要用價值工程的原理來進行設計方案分析，要以提高價值為目標，以功能分析為核心，以系統(tǒng)觀念為指針，以總體效益為出發(fā)點，從而真正達到優(yōu)化設計效果。  （五）完善相應的法律法規(guī)  優(yōu)化設計的推廣還應有一定的法律法規(guī)作為保證，目前已有《合同法》、《建筑法》、《招投標法》、《建筑工程質(zhì)量管理條例》等在規(guī)范項目建設工作，但這些都是從項目建設的總體出發(fā)，對設計方面的規(guī)范不夠具體，因此為更好地監(jiān)督管理設計工作，還應建立和完善相應法律法規(guī)，如設計監(jiān)理、設計招投標、設計市場及價格管理等。

篇(6)

關鍵詞：建筑結構設計；優(yōu)化方法；應用

1引言

隨著我國人民經(jīng)濟水平的不斷提高，對住房質(zhì)量要求不斷增加，人們開始重視房屋建筑的美觀性、經(jīng)濟性、實用性。就目前情況來看，在房屋建筑工程建設的過程中，因為施工的機械化，建筑結構構件的工廠預制、加工所占比重不斷減小，大部分施工工序以及購件需現(xiàn)場進行施工，這樣就導致建筑工程施工周期增長，施工難度不斷提高。所以，在建筑結構設計的過程中，可以采用結構優(yōu)化的方式，不斷提升工程施工的便利性，同時采用結構優(yōu)化設計的方式，增加建筑工程的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。由此可見，再進入結構設計集中加強優(yōu)化方式的運用是非常重要的。

2建筑結構設計優(yōu)化技術概述

建筑結構設計的主要內(nèi)容是在房屋建筑工程實際施工過程中，有限的利用科學技術，優(yōu)化建筑結構設計，將空間的利用率不斷增加。在建筑結構時候畫設計的過程中，必須保證空間布局以及設計之間關系的合理性、科學性、專業(yè)性。隨著信息技術的不斷發(fā)展，設計技術的要求不斷提升，必須加強對設計技術的創(chuàng)新。就目前情況看，建筑結構設計優(yōu)化技術，主要是對建筑整體進行優(yōu)化，在建筑結構設計的過程中優(yōu)化技術，起到了非常重要的作用。在設計中，建筑結構設計主要是各種建筑設計的依據(jù)和基礎。為此，建筑結構設計，需要根據(jù)建筑工程的實際情況進行。，在結構設計的過程中加入優(yōu)化技術的應用。著重體現(xiàn)經(jīng)濟效益以與質(zhì)量效益。在具體的建筑結構設計過程中，需要進行長遠的考慮，保證建筑方案整體的合理性。這樣在現(xiàn)有的結構設計的過程中可以節(jié)省30%的費用。在一定程度上，有效地節(jié)省了經(jīng)濟成本，避免經(jīng)濟失衡情況的發(fā)生。建筑結構優(yōu)化設計的進行，還可以協(xié)調(diào)施工過程中各個部門之間的關系，合理的使用施工資源，提升資源的有效利用率，保證建筑工程結構的整體性、安全性、經(jīng)濟性，有效地提升建筑工程的應用價值。

3建筑結構設計優(yōu)化方法的必要性

將建筑結構設計優(yōu)化方法應用到房屋結構設計過程中，可以使建筑工程項目的施工成本得到有效的控制，保證建筑工程的美觀性、實用性。對建筑施工企業(yè)來講，希望可以用最少的投資得到最大的經(jīng)濟效益，所以，必須保證建筑結構設計的安全性、科學性、合理性，這樣就必須加強對建筑結構設計的優(yōu)化。與傳統(tǒng)的房屋結構設計相比，結果優(yōu)化設計方法具有以下優(yōu)點：1.有效地保證了建筑結構的安全性；2.科學合理的協(xié)調(diào)建筑結構內(nèi)部的全部單位；3.科學合理地使用建筑施工材料；4.時間煮，施工成本降低6％～35%。在建筑房屋結構優(yōu)化設計的過程中，合理的使用優(yōu)化設計方案，能夠有效地保證建筑物的使用價值，提高建筑物的經(jīng)濟價值與環(huán)保價值。在優(yōu)化方案過程中，節(jié)省建筑單位的資金投入，降低建筑工程施工成本。建筑結構優(yōu)化設計與傳統(tǒng)的房屋結構設計相比，能夠增加施工企業(yè)的經(jīng)濟效益，為用戶提供更好的居住環(huán)境。通過優(yōu)化建筑工程結構施工中的各種資源，比如建筑施工材料、結構布局等，實現(xiàn)結構與施工材料的有效結合，共同發(fā)揮建筑結構優(yōu)化作用。建筑物的面積隨著建筑物層數(shù)的增加而不斷提高，想要保證建筑工程具有良好的實際效果，就必須加強建筑結構的優(yōu)化設計，采用最佳的優(yōu)化方案，提高建筑工程結構的質(zhì)量。

4建筑結構優(yōu)化步驟分析

4.1構建優(yōu)化模型

首先，科學的選擇建筑結構設計變量。在變量選擇的過程中，應該將影響建筑結構設計的參數(shù)作為變量。比如，建筑物的損失期望值、建筑結構造價值、建筑結構設計的可靠性等進行嚴格的控制，這些技術相關的目標參數(shù)，又是建筑約束控制的參數(shù)值。對于建筑結構設計中影響范圍較小、變化面積較小的因素，可以將其視為部分設計參數(shù)值；在具體的實踐過程中，可以采用用預定是參數(shù)來表示，并將其作為依據(jù)來減小設計，計算變量，減小建筑結構設計方案編制過程中的工作量，有效地提升設計工作效率。其次，目標函數(shù)的確定。在進行建筑結構設計優(yōu)化時，應該找到符合相關規(guī)定的尺寸和條件的鋼筋截面面積、已經(jīng)失效的概率函數(shù)，通過這種方法可以有效地減少建筑施工成本的浪費。最后，科學地確定約束條件。在建筑結構優(yōu)化設計過程中，應該有效地保證建筑結構的安全性、整體性、科學性，合理地確定建筑結構約束條件。在建筑結構設計中，應該對目標的性質(zhì)、實際應用性質(zhì)等約束條件科學化的進行對比與分析，保證相關約束條件能夠有效地滿足建筑施工的整體要求，以保證建筑結構設計的最優(yōu)化。

4.2結果分析

建筑結構設計優(yōu)化過程中最重要的一步就是結果分析，對計算機中獲得的各種數(shù)據(jù)進行詳細的分析，根據(jù)分析的結果制定優(yōu)化設計方案。在建筑結構設計優(yōu)化的過程中，需要對各種因素進行綜合的考慮，努力的完成建筑結構優(yōu)化設計工作。在建筑施工的過程中，會應用到大量的資金、勞動力，優(yōu)化建筑結構的主要目的是在最大程度上講的上述指標，并且保證建筑工程施工的質(zhì)量。所以，在建筑結構優(yōu)化設計的過程中應該加強對以下幾方面的重視：第一，明確建筑涉及與經(jīng)濟之間的平衡點，有效的降低兩者之間的矛盾，在高新技術的應用下降低經(jīng)濟費用的支出；第二，要加強理解高新技術對經(jīng)濟效益帶來的影響，必須認識他技術的進步與發(fā)展，有效的降低了不必要經(jīng)濟的支出，所以，必須加強對技術發(fā)展的重視。

5建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用

房屋建筑工程施工過程中，特別是結構優(yōu)化設計時，其主要目標就是加強建筑結構設計的功能與建筑施工的質(zhì)量，并在此基礎上加強建筑工程建設的經(jīng)濟效益，為此，應該在建筑結構設計中不斷提高專業(yè)技術的能力，采用先進的設計技術，合理的選擇設計方案，并對建筑結構進行優(yōu)化設計，以此來保證建筑結構的安全性、使用性、經(jīng)濟性。

5.1對建筑結構整體與局部的優(yōu)化

在進行房屋的建筑設計過程中存在著復雜性、層次性這兩個特點。首先，從房屋建筑結構的復雜性來說，要注意選擇建筑材料，材料必須符合使用標準，還要結合具體情況，選擇建筑結構類型；其次，從建筑結構設計的層次性來說，要對建筑內(nèi)部做出整體優(yōu)化，可從建筑局部的結構設計、建筑使用設備、電氣設計、安裝體系等方面著手。除此之外，可將整體結構設計與局部結構設計同時進行優(yōu)化，由此形成一個綜合性的結構體系，這樣一來能夠使房屋的安全性與合理性得到提升，而且能夠減少不必要的浪費，另外，要盡力保證建筑結構整體的協(xié)調(diào)優(yōu)化，保證建筑的截面面積與建筑高度相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)墻位錯誤的現(xiàn)象，在設計過程中，還可以適當運用幾何結構，從而使建筑達到簡潔、美觀的視覺效果。在電梯和樓梯的設計過程中，要保證其穩(wěn)固性，可以在減輕其自身重力的同時注意對材料的選擇（選擇承重能力較強的材料）。無論是進行整體結構優(yōu)化還是局部結構優(yōu)化都需要制定出合理的結構方案，另外，“部分決定整體”，設計人員可通過先做好局部設計方案，經(jīng)過整合之后再完成整體設計，達到局部帶動整體的效果。

5.2柱網(wǎng)布局和平面布置的優(yōu)化設計

在建筑結構優(yōu)化設計過程中采用柱網(wǎng)布局，柱網(wǎng)布局決定了柱子之間的跨度（縱向或者橫向相鄰的兩個柱子之間的間距），柱網(wǎng)的尺寸通常在5.4米到10.5米之間，如果柱子之間的相鄰距離較小那么其傳力途徑就會變短，殤，不說要復合的面積就會變小，跨中彎距變小，梁高度變低，但是這樣會導致柱子的數(shù)量變多，建筑內(nèi)部空間變小，停車場車位配置效率降低。所以，柱網(wǎng)布局是否合理，對建筑工程的綜合造價及建筑上部結構有很大的影響。此外，柱子的截面形狀與尺寸對工程造假也有著非常大的影響，所以合理的使用柱網(wǎng)布局、柱子截面的形狀以及梁系的布置對工程造價的影響是非常明顯的。下面我們將結合某工程地下室的布置情況進行分析。首先，以地下室頂板為例，當頂板的厚度、荷載、柱子間距離相同時，次梁截面積及布置方式也相同的情況下。方案一采用的是400x800的主梁，方案二采用的是400x900的主梁。在方案一中混凝土的使用量是0.38，方案二的混凝土使用量是0.39，相對比方案一的混凝土使用量較小，但是鋼筋的使用量40.95比38.81多了部分，這樣只是從數(shù)值上很難進行比較，我們再根據(jù)最新的施工材料造價信息單價進行比較，三級鋼3600元／頓，C30混凝土320元／㎥，經(jīng)過比較之后發(fā)現(xiàn)：方案二在經(jīng)濟上更具有優(yōu)勢。同時也對，工程本身的實際情況進行綜合考慮，最終選用了方兒的結構布置進行設計。然后將地下一層為例，在荷載、柱子的距離、頂板的厚度相同的前提下，分別采用不同的結構布置方式進行設計，方案一采用的是“井”字梁系，方案二采用的是單向次梁系，通過相應的計算數(shù)據(jù)顯示，方案一混凝土使用量0.29大于方案二混凝土使用量0.25，同時方案一鋼筋含量26.59也大于方案二鋼筋含量23.8，所以，該地下工程梁系布置方案使用的是方案二布置方式。

5.3建筑物下部地基基礎結構的優(yōu)化設計

這對建筑工程下部地基基礎結構進行優(yōu)化設計的過程中，設計人員必須選擇合適的設計方案，比如，結合建筑工程實際施工情況選擇最佳的樁基礎類型，盡量降低施工工程造價，在按照樁基礎頂端持力層的厚度對灌注樁的長度進行科學合理的選擇，對集中優(yōu)化設計方案進行合理的對比，進一步選擇出最優(yōu)化的設計方案。比如，某建筑物結構的原設計時用的是樁筏基礎，通過對該結構的設計進行優(yōu)化，將樁筏基礎改為樁基礎。設置兩樁承臺、三樁承臺、四樁承臺和梁式承臺。在對這部分進行優(yōu)化設計的過程中，需要考慮的是基礎力度傳遞的最短路徑，但是需要保證總沉降值和不均勻沉降值。樁筏基礎相對于樁基礎來講，增加了一塊整體的筏板，將整體受力轉(zhuǎn)變?yōu)榫植渴芰?，增加了傳遞的途徑，但是也增加了施工材料的使用量，雖然浪費了施工材料，但是可以有效地控制不均勻沉降。根據(jù)地建筑工程實際情況來講，如果需要同時滿足總沉降、不均勻沉降以及地基承載力的要求，使用天然基礎會比使用樁基礎更好，并且施工方法簡單，施工時間短，所使用的費用也相對便宜，不失為一個好的選擇。

5.4做好后澆帶設計

通常來說，在進行地基結構的設計過程中，設計人員需要根據(jù)混凝土的具體情況與施工現(xiàn)場的土質(zhì)相結合，之后確定科學的后澆帶方式，為了避免混凝土結構出現(xiàn)變形以及由于混凝土不均勻沉降而出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，對后澆帶進行合理的使用，除此之外，在這一過程中，要保證地基的基礎層一直到房屋頂板與后澆帶設置在同一個區(qū)域內(nèi)，還有一點要求就是確保混凝土的等級適當?shù)母哂趦蓚?cè)混凝土。在后澆帶施工完成之后，要在保證混凝土強度達標的情況下開展后期的施工，而想要混凝土的強度達到規(guī)定，要求工作人員認真工作，保證后澆帶呈現(xiàn)出完全封閉狀態(tài)，待混凝土強度達標后，拆除支撐。另外，在地基的實際施工過程中，會受到各種因素的影響，比如由于結構應力出現(xiàn)集中效果減弱情況，混凝土受到溫度變化的影響，可能會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，所以這就是使用后澆帶的目的，但是，在施工中，部分地基工程項目中有的無法使用后澆帶，這需要設計人員做好相關工作，首先，需明確后澆帶所具有的斷面形式；其次，根據(jù)水位的不同區(qū)域，在后澆帶的下方安設防水板。

6結束語

隨著我國時代的發(fā)展和經(jīng)濟水平的不斷提高，我們在保證建筑的安全性和實用性的同時對建筑的美觀性和和經(jīng)濟性方面的要求也正在不斷地提高。既要保證建筑安全、實用，還要做到建筑經(jīng)濟、美觀，與此同時也要加強對施工便利性和時效性的考慮。所以對要建筑結構做工完整的優(yōu)化設計也是十分重要的。而完善合理的建筑結構優(yōu)化設計可以讓這些要求全部實現(xiàn)并且統(tǒng)一化。在這篇文章中，作者結合了自己的親身工作經(jīng)驗和學習到的相關知識，對房屋建筑結構優(yōu)化設計進行了全方面的介紹，并且闡述了對建筑結構優(yōu)化設計的方法和房屋結構設計的方法的應用。

參考文獻:

[1]張葉紅.關于建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用探究[J].門窗,2014(11).

[2]王也.建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用[J].中華民居(下旬刊),2013(3):81～82.

篇(7)

關鍵詞:優(yōu)化設計；問題；分析 

 

一、建筑設計在工程建設中的地位和作用 

 

（一）設計方案直接影響投資。工程建設過程包括項目決策、項目設計和項目實施三大階段。進行投資控制的關鍵在于決策和設計階段，而在項目作出投資決策后，其關鍵就在于設計。據(jù)研究分析，設計費一般只相當于建設工程全壽命費用的1%以下，但正是這少于1%的費用對投資的影響卻高達75%以上，單項工程設計中，其建筑和結構方案的選擇及建筑材料的選用對投資又有較大影響，如建筑方案中的平面布置為內(nèi)廊式還是外廊式、進深與開間的確定、立面形式的選擇、層高與層數(shù)的確定、基礎類型選用、結構形式選擇等都存在著技術經(jīng)濟分析問題。據(jù)統(tǒng)計，在滿足同樣功能的條件下，技術經(jīng)濟合理的設計，可降低工程造價5%～10%，甚至可達10%～20%。 

（二）設計質(zhì)量間接影響投資。據(jù)統(tǒng)計，在工程質(zhì)量事故的眾多原因中，設計責任多數(shù)占40.1%，居第一位。不少建筑產(chǎn)品由于缺乏優(yōu)化設計，而出現(xiàn)功能設置不合理，影響正常使用；有的設計圖紙質(zhì)量差，專業(yè)設計之間相互矛盾，造成施工返工、停工的現(xiàn)象，有的造成質(zhì)量缺陷和安全隱患，給國家和人民帶來巨大損失，造成投資的極大浪費。震驚全國的寧波大橋事故就是這方面的典型例證。 

（三）設計方案影響經(jīng)常性費用優(yōu)化設計不僅影響項目建設的一次性投資，而且還影響使用階段的經(jīng)常性費用，如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養(yǎng)、維修費等，一次性投資與經(jīng)常性費用有一定的反比關系，但通過優(yōu)化設計可努力尋求這兩者的最佳結合，使項目建設的全壽命費用最低。 

 

二、建筑設計存在的問題 

 

（一）政府監(jiān)控不力 

長期以來，形成了一種設計對業(yè)主負責，設計質(zhì)量由設計單位自行把關的觀念，主管部門對設計成果缺乏必要的考核與評價，有的僅靠圖紙會審來發(fā)現(xiàn)一些簡單問題，只有等出現(xiàn)了大的技術問題才來追究責任，而方案的經(jīng)濟性則問及更少。另外，對設計市場管理不夠，越級、無證、掛靠設計時有發(fā)生，從而導致設計質(zhì)量下降，加之由于設計工作的特殊性，不同的項目有各自的特點，所以針對不同項目優(yōu)化設計的成果缺乏明確的定性考核指標。 

（二）優(yōu)化設計的意識不強 

目前，業(yè)主往往把投資的控制重心放在施工環(huán)節(jié)上，而對設計環(huán)節(jié)重視不夠。其原因：一是對設計對投資影響的重要性認識不夠，只看到搞施工招標，投標價要低于標底價、施工單位要讓利等，殊不知設計方案的優(yōu)化會帶來更大的節(jié)約；二是無法很好地選擇設計單位，因為在設計前業(yè)主不知道誰能優(yōu)化到什么程度。有些項目設計雖通過招投標，但此時方案不細，概算粗略，很難來綜合評定；三是業(yè)主由于專業(yè)知識上的限制，對設計方案難以從優(yōu)化擾的角度提出要求或疑議；四是有些業(yè)主經(jīng)濟實力雄厚，項目建設趕時髦，求新穎，根本不提優(yōu)化要求；五是有些業(yè)主自身對工程應具備的功能要求及應達到的目標不明確，隨意性大，要求出圖時間緊，又壓低設計收費，從而也影響了優(yōu)化設計的開展。 

（三）缺乏必要的壓力和動力 

由于目前的設計經(jīng)營往往憑的是關系，缺乏公平競爭，所以設計單位的重心不在技術水平的提高上，設計只要保證不出大的質(zhì)量問題，方案的好壞、造價的高低，關系不大，使優(yōu)化設計失去壓力。由于現(xiàn)在的設計收費是按面積或按造價的比例計取，幾乎跟投資的節(jié)約和設計質(zhì)量的優(yōu)劣無關，導致對設計方案不認真進行經(jīng)濟分析，而是追求高標準，或為保險起見，隨意加大安全系數(shù)，造成投資浪費。 

（四）運行的機制不夠完善 

優(yōu)化設計的運行需有良好的機制作為保證。而目前的狀況，一是缺乏公平的設計市場競爭機制，設計招標未能得到推廣和深化，地方、行業(yè)、部門保護嚴重；二是價格機制扭曲，優(yōu)化不能優(yōu)價；三是法律法規(guī)機制薄弱。 

三、應著手抓好的幾個問題 

 

（一）主管部門應加強對優(yōu)化設計工作的監(jiān)控 

為保證優(yōu)化設計工作的進行，開始可由政府主管部門來強制執(zhí)行，通過對設計成果進行全面審查后方可實施。作為《建設工程質(zhì)量管理條例》的配套文件之一的《建筑工程施工圖設計文件審查暫行辦法》已由建設部建設［2000］41號文頒布施行，它的實施將對控制設計質(zhì)量提供重要保證。但《辦法》規(guī)定的審查主要是針對設計單位的資質(zhì)、設計收費、建設手續(xù)、 規(guī)范的執(zhí)行情況、新材料新工藝的推廣應用等方面的內(nèi)容，缺乏對方案的經(jīng)濟性及功能的合理性方面的審查要求，所以建設主管部門在執(zhí)行《辦法》的同時，應增加人員配備和審查力度，對設計成果進行全面審查。第二，應加強對設計市場的管理力度，嚴格通過資質(zhì)管理、人員注冊、設計招標、圖紙審查等環(huán)節(jié)來規(guī)范設計市場，減少黑市設計。第三，利用主管部門的職能，總結推廣標準規(guī)范、標準設計、公布合理的技術經(jīng)濟指標及考核指標，為優(yōu)化設計的進行提供良好服務。

（二）加快設計監(jiān)理工作的推廣 

優(yōu)化設計工作的推行，僅靠政府監(jiān)控還不能滿足社會發(fā)展的要求，設計監(jiān)理已成為形勢所迫，業(yè)主所需。通過設計監(jiān)理可打破設計單位自己控制自己的單一局面。因此，主管部門應在搞好政府監(jiān)理的同時，一方面應盡快建立設計監(jiān)理單位資質(zhì)的審批條件，加強設計監(jiān)理人才的培訓考核和注冊，制定設計監(jiān)理工作的責職、收費標準等；另一方面通過行政手段來保證設計監(jiān)理的廣度，為設計監(jiān)理的社會化的提供條件。 

（三）建立必要的設計競爭機制 

為保證設計市場的公平競爭，設計經(jīng)營也應采用招標投標，雖然早在1984年，當時國家計委和城鄉(xiāng)建設環(huán)境保護部就印發(fā)《工程設計招標投標暫行辦法》，1995年建設部230號文印發(fā)了《城市建筑方案設計競選管理辦法》，新頒的《招標投標法》中也規(guī)定符合條件的項目的勘察設計必須招標，但實際招標項目的量一直很少，只占總項目的10%左右(不同的地區(qū)其 比例可能有所不同)，即使采用招標的項目，其招標體系不完善評標方法不健全，缺乏公平競爭性，因此應完善設計招投標的相關環(huán)節(jié)。首先，應成立合法的設計招標機構；其次，各地方主管部門應建立相應的規(guī)定，符合條件的項目必須招標；第三，業(yè)主對擬建項目應有明確的功能及投資要求，有編制完整的招標文件；第四，招標時應對投標單位的資質(zhì)信譽等方面進行必要的資格審查；第五，應設立健全的評標機構合理的評標方法，以保證設 計單位公平競爭，并限制業(yè)主在項目上的隨意性。