2023年[建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用]房屋建筑结构设计.docx

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1、2023年建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用房屋建筑结构设计 摘 要：一个建筑要达到精致的效果，设计师须要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。在房屋结构设计中，要实行适用、经济、平安、便于施工和美观这五种效果措施。房屋结构设计中，应用建筑结构优化设计方法可以满意这一要求，保证建筑美观、造型美丽，同时又能够便于房屋的施工，使房屋平安、经济、适用。在进行建筑设计的实践过程中，应加强实践探究，降低经济成本，以达到经济效益的最大化，从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的状况下合理进行结构设计。 关键词：建筑结构设计 优化方法 房屋结构设计 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号

2、： 建筑是一项关于凝固的艺术，一个建筑要达到精致的效果，设计师须要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。为实现在有限的空间、有限的资源的状况下，发挥出最大效果，最终达到经济化、好用性和适用性的良好目标，在房屋结构设计中，要实行适用、经济、平安、便于施工和美观这五种效果措施。而在房屋结构设计中，应用建筑结构优化设计方法可以满意这一要求，保证建筑美观、造型美丽，同时又能够便于房屋的施工，使房屋平安、经济、适用，从而真正成为“经济适用”房。 一、结构设计优化方法的理论基础 在进行工程项目和结构设计的过程中，须要考虑的因素许多，最终目的是要在保证设计对象基本适用功能和平安牢靠性的状况下，把设计对象设计到

3、最好的程度。这就涉及到工程和结构最优化的问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在全部可能的设计方案的集合中，搜寻到能够满意预定目标的、最令人满足的方案。 从建筑理论上分析结构设计优化方法可以得知，结构设计优化方法主要体现在两个方面，其一是房屋工程部分结构的优化设计，其二是房屋工程结构总体的优化设计。后者的优化设计包括 ：屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。穿插其中的 ，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目 ，在实施过程中 ，应遵循肯定的原则，结合详细工程的实际状况，从实际动身，围绕房屋建筑的综合经济效益目标进行结构优化设计。 在设计平安被保

4、证的状况下，建筑师应开拓创新，挑战新的结构形式。在建筑结构设计的过程中，建筑师的设计意图应能够得到基本满意，应设置尽量符合规则的平面布局，使其对称；同时缩小质量中心和刚度中心的差异，使建筑物在水平荷载作用下不致于产生太大的扭转效应。在竖直方向的布置上，应确保在满意功能要求的状况下，尽最大可能贯穿竖向的承重构件；为使结构分析和设计上的难度不致于太大，削减不必要的经济奢侈，使应力分散，转化层应尽可能少地运用；竖直方向的刚度要渐变，而不要突变，如若不然，在水平荷载作用下，突变处会产生严峻的应力集中现象，这是特别不利于结构反抗水平动力荷载的。 二、结构设计优化技术的意义所在 在房屋结构设计中运用建筑结

5、构设计可以起到特别好的效果，这不仅可以使房屋看起来更加美观，用起来更加实在，而且也能够节约大量的造价，起到良好的效果。几乎每一个建筑商都希望，在建筑结构的长远效益得到满意的状况下，应尽可能地降低建筑结构的近期投资，与此同时，保障建筑物结构的牢靠性和科学性。只有这样，才能顺当实现可持续发展，得到更多、更大的经济效益。 采纳设计优化的方法与采纳传统房屋结构设计方法相比优点是非常明显的，它可以使建筑工程造价得到大幅度降低，降幅达到35%。要实现优化方法的技术性问题，材料的性能要合理利用起来，争取协调好建筑结构内部的各单元，达到建筑规范所规定的平安水平。同时，优化方法的技术性实现还可以合理决策建筑整体

6、性方案设计，它可以有效实现建筑设计的经济化、好用性和适用性的良好目标。 三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤 （一）结构优化模型 房屋结构整体优化设计方法分以按 3 个步骤进行。首先 ，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量 ，如目标限制参数（结构造价 C1 和损失期望 C2）和约束限制参数（结构的牢靠度 PS）；而将那些对设计要求来讲 ，改变范围不大或是依据结构要求或局部性的设计考虑就能满意设计要求的参数等作为预定参数 ，这可以大大削减设计、计算和编制程序的工作量 ；其次 ，确定目标函数。寻求一组满意预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率 ，从而使总费用

7、最小 ；第三 ，确定约束条件。房屋结构基于牢靠度优化设计的约束条件 ，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常运用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从牢靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中 ，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程 ，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较 ，保证各约束条件都符合现行规范的要求 ，以实现最优设计。 （二）设定优化设计计算方案 房屋结构基于牢靠度的优化设计问题属于比较困难的多变量、多约束非线性优化问题，一般状况下，在计算过程中，应转化问题求解，即将有约束优化问题转化为无约束问

8、题。可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。 （三）进行程序设计 依据基于牢靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。 （四）结果分析 对计算结果进行分析 ，确定最优设计方案。 在上述步骤的执行过程中，涉及的问题包括多个方面，所以要全方位、多角度地考虑。这主要是因为建设投资这项工程的耗资特别大，涉及到的状况特别多，所以，总法则和考虑必需综合进行，不能片面地追求资金的节约而不顾设计的优化作用。技术与经济之间存在一对冲突，要能够正确处理，因为它是限制投资中至关重要的环节。因此，在设计中片面强调经济节约是不正确的，应满意技术上的

9、相应要求，使项目达到相应的功能倾向，与此同时，要反对重视技术，轻经济、设计保守奢侈的现象。 总而言之，建筑结构优化设计方法的探讨涉及面广泛，具有非常困难的特点，是一项综合决策问题。适用、经济、平安、便于施工和美观是建筑工程设计优化追求的五种效果，而这五个方面的侧重点各不相同，相互之间又存在一些冲突的地方，一个优秀设计的出现往往是这五个方面的最佳结合。所以，在进行建筑设计的实践过程中，应加强实践探究，降低经济成本，以达到经济效益的最大化，从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的状况下合理进行结构设计。 参考文献： 1 王智锋,孙之如.建筑结构概念设计的优化J. 河南水利与南水北调. 2023(09) 2 李锋.浅谈现代建筑结构优化设计J. 科技资讯. 2023(26) 3 江泽韦.结构设计中值得留意的问题J. 工程建设与档案. 2023(04) 4 黄海涛,黄慎江.结构设计中概念设计方法应用的探讨J. 工程与建设. 2023(04) 5 王燕锋,朱娜.浅议结构设计中概念设计的运用J. 科技创新导报. 2023(34) 6 姚琦泓.概念设计在建筑结构设计中的应用J. 商品储运与养护. 2023(06) 作者简介：牛海燕(1971.7-)，性别，女,民族，汉,籍贯:河北省昌黎县，高校本科，工程师，探讨方向：结构；从事的工作:工业与民用建筑设计。