一個建筑要達到精美的效果，設計師需要把其美觀設計與結構設計緊密結合起 來。
在房屋結構設計中，要采取適用、經(jīng)濟、安全、便于施工和美觀這五種效果措施。
房屋
結構設計中，應用建筑結構優(yōu)化設計方法可以滿足這一要求，保證建筑美觀、造型優(yōu)美，同
時又能夠便于房屋的施工，使房屋安全、經(jīng)濟、適用。
在進行建筑設計的實踐過程中，應加
強實踐探索，降低經(jīng)濟成本，以達到經(jīng)濟效益的最大化，從而在保證經(jīng)節(jié)約經(jīng)濟成本和達到
美觀要求的情況下合理進行結構設計。
建筑結構設計優(yōu)化是一個十分復雜且具有比較強的綜
合性的系統(tǒng)性問題，因此我們一定要加大對于建筑結構設計優(yōu)化方法的深入探究的力度。
本
文對于建筑結構設計優(yōu)
廣東深圳專業(yè)醫(yī)用儀器結構工業(yè)產(chǎn)品設計醫(yī)療的“盲點”化方法的應用意義進行了研究，并對建筑結構設計優(yōu)化的具體的方法
與步驟進行了相關的詳細介紹，對于我國的建筑結構設計行業(yè)具有一定的建議作用。
關鍵詞：建筑結構設計;優(yōu)化方法;房屋結構設計
中圖分類號：TU8文獻標識碼：A
引言：
當前，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們對于居住條件和生活環(huán)境要求越來越高，利用結構
設計優(yōu)化技術對建筑房屋進行優(yōu)化設計，使其結構和美觀相互協(xié)調(diào)，同時
廣東深圳專業(yè)思創(chuàng)監(jiān)護儀產(chǎn)品設計公司滬港醫(yī)療:“國際醫(yī)療旅游”呼之欲出安全、經(jīng)濟、適用
和便利是改善人們居住環(huán)境的重要手段。
房屋結構設計優(yōu)化理念注重以實際情況為準則，根
據(jù)工程建設的基本情況，以控制造價成本為中心來進行結構優(yōu)化設計，其內(nèi)容就是利用對建
筑的基礎結構、屋蓋系統(tǒng)結構方案和圍護系統(tǒng)結構方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關于結構優(yōu)化設
計模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的關鍵參數(shù)進行科學的計算，確立最終的建筑工
程結構設計的優(yōu)化方案。
房屋建筑結構優(yōu)化設計意義重大，一方面是大大提高建筑結構經(jīng)濟
性，房屋建筑進行結構設計優(yōu)化可節(jié)省材料，有利用抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受
力性能，增強了建筑的經(jīng)濟性能。
二是結構優(yōu)化設計大大降低了建筑工程的成本造價。
節(jié)約
用地，大量資料表明，房屋建筑進行結構設計優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價25%左右，
同時結構優(yōu)化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內(nèi)部各
個不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結構設計的經(jīng)濟性。
房屋建筑結構設計優(yōu)化技術在現(xiàn)實的運用中，可以達到物美價廉的效果，不僅實現(xiàn)了房
屋的美觀和實用性，而且突出的節(jié)約了工程造價。
在每個投資者眼中，在保證建筑結構可靠
性和科學性的前提下，同時在建筑長遠效益下，最大程度的節(jié)約工程成本，是首先考慮的因
素，這樣才能實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，用最低的投資成本獲取最大的經(jīng)濟效益。
一、結構設計優(yōu)化方法
依據(jù)設計的要求，把力學概念與結構優(yōu)化設計進行有機結合，讓參與計算的量部分可以
以變量部分出現(xiàn)，進而形成結構設計優(yōu)化方案域，運用數(shù)學手段，在域中找到可以滿足要求
的結構優(yōu)化最佳設計方案。
由此可見，結構優(yōu)化設計不僅可以提高整體設計水量及設計質(zhì)量，
還可縮短設計周期，從而降低整體工程造價，提高經(jīng)濟及社會效益。
房屋工程分部結構優(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，在實施過程中，不僅要按照一切從實際出發(fā)的原則，更應該結合具體工程的
實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟效益的目標進行結構優(yōu)化設計。
在滿足設計要求后，在
進行結構設計時應該盡量縮小剛度、質(zhì)量中心的差異使平面布置規(guī)則，水平荷載就不會使建
廣東深圳專業(yè)醫(yī)用儀器器材外觀工業(yè)產(chǎn)品設計移動醫(yī)療在醫(yī)療信息化建設中的應用綜述 筑物有太大的扭轉作用。
為降低應力集中，豎直方向上應避開使用轉換層。
結構優(yōu)化設計的本質(zhì)以力學理論和數(shù)學規(guī)劃理論為理論基礎，以計算機技術為工具，對
建筑結構涉及到的各個變量進行尋找優(yōu)化決策的先進的設計方法，其本質(zhì)就是求極值問題。
（1）優(yōu)化數(shù)學模型。
建立正確合理的優(yōu)化數(shù)學模型是結構優(yōu)化設計的關鍵步驟，基于正確
的優(yōu)化數(shù)學模型是得到正確優(yōu)化結果的基礎。
例如，在優(yōu)化模型中，數(shù)學模型中的等式約束
個數(shù)應當小于設計變量的個數(shù)，這樣才能求得最優(yōu)解。
（2）優(yōu)化數(shù)學算法和優(yōu)化迭代控制。
對于建立的優(yōu)化數(shù)學模型，雖然可用的優(yōu)化算法有多種，但是采用不同的優(yōu)化算法所得到的
優(yōu)化效果和所花費的求解時間會有差別。
所以，快速、有效的數(shù)學優(yōu)化算法也是結構優(yōu)化設
計的一項關鍵技術。
（3）結構分析方法。
絕大多數(shù)的結構優(yōu)化設計問題難以采用解析法求
解，而是采用數(shù)值法的方法。
數(shù)值解的尋優(yōu)實際上是一個優(yōu)化迭代過程，而每次優(yōu)化迭代都
需要進行結構分析。
實現(xiàn)以上提到的關鍵技術需要經(jīng)過建立可靠的優(yōu)化模型，然后采用適當
的優(yōu)化算法進行求解。
這其中選擇計算簡便且正確率高的優(yōu)化算法顯得尤為重要。
二、結構設計優(yōu)化技術的意義所在
在房屋結構設計中運用建筑結構設計可以起到非常好的效果，這不僅可以使房屋看起來
更加美觀，用起來更加實在，而且也能夠節(jié)省大量的造價，起到良好的效果。
幾乎每一個建
筑商都希望，在建筑結構的長遠效益得到滿足的情況下，應盡可能地降低建筑結構的近期投
資，與此同時，保障建筑物結構的可靠性和科學性。
只有這樣，才能順利實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，
得到更多、更大的經(jīng)濟效益。
采用設計優(yōu)化的方法與采用傳統(tǒng)房屋結構設計方法相比優(yōu)點是十分明顯的，它可以使建
筑工程造價得到大幅度降低，降幅達到35%。
要實現(xiàn)優(yōu)化方法的技術性問題，材料的性能
要合理利用起來，爭取協(xié)調(diào)好建筑結構內(nèi)部的各單元，達到建筑規(guī)范所規(guī)定的安全水平。
同
時，優(yōu)化方法的技術性實現(xiàn)還可以合理決策建筑整體性方案設計，它可以有效實現(xiàn)建筑設計
的經(jīng)濟化、實用性和適用性的良好目標。
第一點，結構設計和用地之間的關系。
在多層或者高層的民用建筑中，我們常說的總建
筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數(shù)越多，那么單位建筑的面積分攤的占地面
積相應的就會越小。
然而隨著層數(shù)日益變多，總體住宅高度也會不斷上升，隨之屋子間的距
離
廣東深圳專業(yè)醫(yī)用器械外殼工業(yè)產(chǎn)品設計燃料電池即將進入電子產(chǎn)品設計領域也相應的變大。
通過這一闡述我們了解到，用地節(jié)約的多少并不會根據(jù)建筑樓層增加而按
一定的約數(shù)變高。
第二點，結構設計和造價之間的關系。
一般建筑的樓層會在一定程度上影響到單位建筑
的面積，但對每部分的結構來講，具體的影響程度是不一樣的。
在屋蓋的區(qū)域，無論有多少
層，都統(tǒng)一使用統(tǒng)一相同的房屋蓋。
它跟層數(shù)增加無關，所以對屋蓋的資金投入也不會加大。
因此，屋蓋處的單位面積資金投入會根據(jù)層數(shù)的不斷上升而表現(xiàn)出很明顯的降低。
在建筑的
基礎處，每層都共同使用一個基礎，因此隨著層數(shù)不斷增加，相應的基礎結構承受的荷重就
會增加，因此我們必須要增加基本的荷載力。
基礎地區(qū)的單位開銷雖然會根據(jù)層數(shù)的增加而
呈現(xiàn)出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。
一些承重體，比如墻、梁或者
柱等，會隨著層數(shù)的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應的這些分部的單
位房屋造價會有一定的提升。
第三點，高層住宅結構設計與經(jīng)濟性的關系。
一般而言，住宅層數(shù)高矮將本質(zhì)的影響住
宅開銷，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會慢慢上升，而且會加大
結構自重，進而還會增加柱以及基礎承受荷載力，于是讓電氣以及水衛(wèi)的管線同比例變長。
如果將層高降低，那么可以有效地節(jié)省材料物資，而且還可以節(jié)約能源等，對于抗震非常有
利，能最大程度的節(jié)約金錢輸出。
另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮
小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對于節(jié)約土地資源有很大的作
用。
三、結構設計優(yōu)化技術在建筑結構設計中的步驟
?。ㄒ唬┙Y構優(yōu)化模型
房屋結構整體優(yōu)化設計方法分以按3個步驟進行。
首先，選擇設計變量。
一般把對
設計要求起主要影響作用的參數(shù)作為設計變量，如目標控制參數(shù)（結構造價C1和損失期
望C2）和約束控制參數(shù)（結構的可靠度PS）；而將那些對設計要求來講，變化范圍不大
或是根據(jù)結構要求或局部性的設計考慮就能滿足設計要求的參數(shù)等作為預定參數(shù)，這可以
大大減少設計、計算和編制程序的工作量；其次，確定目標函數(shù)。
尋求一組滿足預定條件
的截面幾何尺寸和鋼筋截面積以及失效概率，從而使總費用最??；第三，確定約束條件。
房屋結構基于可靠度優(yōu)化設計的約束條件，則包括尺寸約束、結構強度約束、應力約束、
變形約束、裂縫寬度約束、構件單元約束、結構體系約束、從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約
束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。
在設計中，要使
結構優(yōu)化設計應用于實際房屋結構工程，則是路房屋結構設計中實際的約束條件與目標約
束條件相比較，保證各約束條件都符合現(xiàn)行規(guī)范的要求，以實現(xiàn)最優(yōu)設計。
?。ǘ┰O定優(yōu)化設計計算方案
房屋結構基于可靠度的優(yōu)化設計問題屬于比較復雜的多變量、多約束非線性優(yōu)化問題，
一般情況下，在計算過程中，應轉化問題求解，即將有約束優(yōu)化問題轉化為無約束問題。
可
以利用起來的優(yōu)化設計計算方法有復合形法、拉氏乘子法、Powell法等。
?。ㄈ┻M行程序設計
根據(jù)基于可靠度的結構優(yōu)化模型和選擇的優(yōu)化設計計算方法，編制功能齊全、運算速度
快的綜合程序。
?。ㄋ模┙Y果分析
對計算結果進行分析，確定最優(yōu)設計方案。
在上述步驟的執(zhí)行過程中，涉及的問題包括多個方面，所以要全方位、多角度地考慮。
這主要是因為建設投資這項工程的耗資非常大，涉及到的情況非常多，所以，總法則和考慮
必須綜合進行，不能片面地追求資金的節(jié)約而不顧設計的優(yōu)化作用。
技術與經(jīng)濟之間存在一
對矛盾，要能夠正確處理，因為它是控制投資中至關重要的環(huán)節(jié)。
因此，在設計中片面強調(diào)
經(jīng)濟節(jié)約是不正確的，應滿足技術上的相應要求，使項目達到相應的功能傾向，與此同時，
要反對重視技術，輕經(jīng)濟、設計保守浪費的現(xiàn)象。
結構方案的建立過程即工程結構設計。
伴隨急速更新發(fā)展的計算機硬、軟件產(chǎn)業(yè)，憑借
計算機、力學、數(shù)學一系列方法，將結構設計做到最優(yōu)化技術推廣。
結構優(yōu)化設計及傳統(tǒng)結
構設計其設計原則和過程是相同的，不同之處在于傳統(tǒng)設計缺少安全、經(jīng)濟性作為衡量準則。
最優(yōu)設計則是在安全、經(jīng)濟準則基礎之上，利用計算機作為輔助技術，非常便利地實現(xiàn)了分
析計算、設計、出效果圖等整套程序的自動化，大大提升了設計整體效果及質(zhì)量。
為了達到
降低工程造價之目地，在不更改使用性能的基礎之上，就要對結構進行最優(yōu)化設計。
由此可
見結構設計優(yōu)化技術的應用已經(jīng)是較為寬廣的課題之一。
它不僅應用于項目的前期、整體、
抗震設計，在舊房改造期間的各個環(huán)境均有廣泛應用。
結構設計優(yōu)化技術在應用實踐中應注
意的問題如下：
建筑方案設計前期如有一個優(yōu)秀的、合理的設計方案，并參與結構設計優(yōu)化，就會爭取
到非常優(yōu)秀的開端。
但目前在前期設計方案中結構設計優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對建
筑類別有所針對，并進行合理選擇結構設計優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建
筑方案設計初期應注意建筑方案的結構優(yōu)化設計，考慮結構的合理及可行性。
概念設計主要作用于
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療器械工業(yè)產(chǎn)品設計研發(fā)動態(tài)無具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無確定性的地震設防烈度，現(xiàn)實難免與
計算式存在區(qū)別，那么設計時應采取概念設計方法，使數(shù)值成為輔助及參考根據(jù)。
為達到最
佳優(yōu)化設計效果，設計人員應該靈活運用結構設計優(yōu)化方案。
與宏觀把握相對應的，設計的
過程同時要注意對于細部的結構設計優(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，可歸結為矩形板。
鋼筋選擇時應注意：I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們
的極限抗拉力相差卻相當大，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。
在做里面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，應在滿足基本規(guī)范要求之上，
以達到安全、經(jīng)濟之目的。
四、結語
總而言之，建筑結構優(yōu)化設計方法的研究涉及面廣泛，具有十分復雜的特點，是一項綜
合決策問題。
適用、經(jīng)濟、安全、便于施工和美觀是建筑工程設計優(yōu)化追求的五種效果，而
這五個方面的側重點各不相同，相互之間又存在一些矛盾的地方，一個優(yōu)秀設計的出現(xiàn)往往
是這五個方面的最佳結合。
所以，在進行建筑設計的實踐過程中，應加強實踐探索，降低經(jīng)
濟成本，以達到經(jīng)濟效益的最大化，從而在保證經(jīng)節(jié)約經(jīng)濟
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療器材造型工業(yè)產(chǎn)品設計化工設備設計防腐相關問題探討成本和達到美觀要求的情況下合
理進行結構設計。
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