住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是在計算和模擬的基礎(chǔ)上，通過模型優(yōu)化、計算方法優(yōu)化和有效的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

1.建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，主要問題是根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，主要包括目標(biāo)控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。對于變化范圍小、局部結(jié)構(gòu)加固能滿足要求的參數(shù)，確定為預(yù)設(shè)參數(shù)，減少計算工作量；對于目標(biāo)函數(shù)，找到一組能滿足預(yù)定條件的鋼筋截面積和截面幾何尺寸，目標(biāo)是降低總成本。約束控制函數(shù)，包括前度和穩(wěn)定約束、截面尺寸約束、整體結(jié)構(gòu)約束、施工單元約束、正常使用狀態(tài)的上下限約束等。參數(shù)的設(shè)計必須與實(shí)際情況和規(guī)范一致。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的計算方法

在確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計計算方案時，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來的變量、約束條件和非線性，在計算過程中，一般做法是將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束條件，可選計算方法包括拉乘子法、復(fù)合形法等。結(jié)構(gòu)選擇、尺寸和參數(shù)設(shè)計完成后，在計算方案的基礎(chǔ)上設(shè)計優(yōu)化程序。計算結(jié)果后，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，最終確定最合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。

二、住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)用分析

在保證建筑使用功能的條件下，采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，提高結(jié)構(gòu)安全性，降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效果，即貫穿整體設(shè)計、初步規(guī)劃和抗震設(shè)計階段。

1.前期參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

建筑投資較長，常見建筑使用壽命為50～在過去的100年里，這就要求結(jié)構(gòu)能夠保證建筑在設(shè)計使用壽命內(nèi)保持基本的使用功能和良好的空間環(huán)境。因此，在建筑方案設(shè)計的早期階段應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化。這可以有效地避免結(jié)構(gòu)不合理和工程成本高的問題。也就是說，在建筑方案設(shè)計的早期階段增加結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是提高建筑利用率的有效途徑。

2.概念優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)

建筑的完成可以有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；此外，對于相同的結(jié)構(gòu)布局方案，不同的結(jié)構(gòu)荷載、材料和分析方法，參數(shù)值也有很大的差異。這些都是通過計算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做出合理的選擇和確定參數(shù)。通過概念優(yōu)化設(shè)計，可以預(yù)算建筑結(jié)構(gòu)在各種外力荷載下的內(nèi)力分布，以及所有不利荷載集中加載時可能出現(xiàn)的破壞形式，如地震荷載下建筑結(jié)構(gòu)的破壞，得到預(yù)算結(jié)果后，可作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的有利參考，采用有效的結(jié)構(gòu)方案，選擇有利的建筑材料和結(jié)構(gòu)形式，減少剛度不均勻、結(jié)構(gòu)不對稱等不利于地震的結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此，結(jié)構(gòu)的概念優(yōu)化設(shè)計在自然災(zāi)害中尤為重要。

三、結(jié)語

住宅是目前建筑數(shù)量最多、建筑頻率最高的建筑，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具有相對深遠(yuǎn)的意義。對于當(dāng)今高層住宅的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計突出了其重要性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目的是使建筑在設(shè)計壽命內(nèi)更好地發(fā)揮其作用。本文通過對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容和方法的分析，指出了如何在實(shí)際應(yīng)用中使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。簡而言之，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是在堅持可持續(xù)發(fā)展分利用有限資源的基礎(chǔ)上提出的，是滿足社會發(fā)展需要的有力措施。

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