關鍵詞:建築；結構設計；使最優化
中國圖書館分類號:S611文獻識別碼:A文號:
在建築領域，數字計算機及相關數字技術不僅能使從業者輕松完成數據分析計算、項目設計和繪圖等壹系列工作。而且也給我們帶來了很多“新體驗”。比如:建築結構設計的優化。經驗告訴我們，以數字計算機為基礎，以數學、力學等學科為參考的建築結構設計優化，不僅可以輔助建築師進行項目“可執行性”(傳統結構設計)的主體工作，還可以起到權衡結構設計“安全性”和“經濟性”利弊的作用。毫無疑問，建築結構設計的優化為日益復雜和多樣化的建築實現了強有力的結構架設保障。在具體工作中，要想真正實現經濟合理的雙重效益目標，必須嚴格掌握相關方法和技術手段。
壹、建築結構設計優化的好處
眾所周知，在傳統的建築結構設計中，設計師通常是根據設計要求，結合以往的實踐經驗，參考近似的設計方案，以判斷的方式著手相應的設計方案，然後進行“強度”、“剛度”、“穩定性”等相關方面的計算。在用這種方法進行結構設計時，如果條件允許，設計者還會從結構布局、結構形狀、材料選擇等方面尋求更合理的設計方案，只起到力學分析的校核和比較作用。因此，傳統的建築結構設計暴露出以下主要弊端:①工作量大，效率低；(2)由於時間有限、設計人員經驗不足等內外因素，最終確定的設計方案並不是最理想、最科學的方案；(3)以分析計算各種外界因素作用下的應力、變形等力學反應為工作目標，未能達到設計水平。
然而，隨著數字技術和其他科學技術的興起和湧入，我們人類的思維、感受和其他與設計相關的因素正在不斷被淹沒和改變。這時候，傳統的結構設計方法，只能起到“分析”的作用，顯然是不夠的。因為，目前無論哪種設計，既要滿足設計對象的藝術特性，如工藝性能、可靠性、安全性等可用性，又要達到設計對象生產時消耗最小、誤差最小、成本最小的目標。還有建築結構設計的優化，就是這樣。
事實證明，建築設計優化可以實現:“將設計周期縮短到最小範圍，節省大量人力，提高設計質量和水平，最終取得顯著的經濟效益和社會效益。”在建築結構設計優化中如何做到這壹點，取決於其方法和技術。
二、建築結構設計的優化方法
與結構設計優化壹樣，建築結構設計優化的主要特點是將參與計算的部分以變量的形式出現。壹般來說，在設計過程中，在符合各種相關規範和規定的條件下，列出所有能實現結構設計的方案。然後借助數學手段，根據預定的設計要求，選出壹個具有“可執行”、“科學”、成本最低等各種優點的最優方案。在方法的應用上，建築結構和工程造價是兩個最明顯的突破口。
(壹)建築結構
建築的抗震設計要求建築平面規則、簡單、對稱，減少偏心，平面高寬比不宜過長，平面凹凸不宜過大，豎向抗側力構件盡量連續。所以建築師在建築方案設計階段考慮全局就顯得尤為重要！同時，建築師有必要參與建築方案的設計。當建築方案的規則合理時，結構設計師會在受力分析和概念設計中進行計算、分析和合理調整。妳可以提出完成壹個經濟安全的結構和節約能源的要求！大量的工程實例表明，不規則的建築方案使得結構工程師在很大程度上似乎無法優化設計。
對於壹個項目來說，從建築項目的結構入手是設計師使用時間最長的結構設計優化方法。誠然，建築結構壹般是由若幹個子結構構成的，而建築的子結構又可分為:基礎結構(建築框架)、屋面結構、圍護(墻體)結構和結構細部(如門、窗、樓板等)。).於是，每壹個分部結構都成了設計師運用結構設計優化的突破口。在具體操作中，設計師可以圍繞造型、選材、布局、位置、力學、成本等優化設計的關鍵因素，在相關規定的範圍內，本著經濟效益和安全因素“雙豐收”的原則，結合具體條件(建築師等相關人員的需求)，從片面(各分部結構)走向全面。
(2)工程造價
實驗證明，正確使用建築結構的優化方法，可以將建築成本降低到5%-30%(就目前情況來看，但隨著技術的革新，這個比例會越來越高)。因此，降低工程造價最直接的方法就是在保證建築內部各分支協調、保證建築的安全性、合理性和結構可靠性的條件下，合理使用建築材料。因此，這成為建築結構設計優化方法的又壹個“落點”。
綜上所述，我們不難看出，從正確的“入口”使用建築結構設計的優化方法，是實現高適用性、高安全性、低成本優勢的有效途徑。並且在具體應用中，還需要應用技術手段來實現。
三、建築結構設計優化的技術問題
每壹次建築結構設計都會產生很多結構布局設計方案，另外建築細部的處理方法也大相徑庭。對於設計人員來說，通過盲目分析設計中的各種相關參數、材料、載荷值等數值來尋求最優設計是不科學的。因為，就荷載值而言，同樣的荷載下有很多不同的分析方法。
實際上，建築結構設計的優化也要遵循傳統結構設計的流程:“設計(擬定相關尺寸)→檢查(檢查是否符合規範規定)→修改設計方案→再次檢查”，以此類推，直至達到理想的方案。在這個過程中，結構設計人員的經驗、知識和經驗起著重要的作用。例如，每壹個建築項目在施工過程中或施工後都可能遇到許多不可預見的自然災害，如地震、火山爆發和其他地質災害。在建築結構設計優化的過程中，設計師應該防患於未然。在實踐中，首先要排除不利於抗擊地震等自然災害的做法。其次，在設計優化過程中，必須認真考慮地震作用、風荷載、軸力、彎矩、剪力等與外荷載相關的各種數值。在解決這個問題時，設計師可以憑借自己的工作經驗和知識，因地制宜地進行設計。比如剛度的平衡和對稱，可以減少地震對建築物的破壞；“延性設計”可以避免建築物在地震影響下的“脆性斷裂”現象；並且“多道設防設計”會在大地震發生時，使建築的次要結構構件首先被破壞，從而將對建築主體結構的影響降到最低。此外，隨著建築層數的不斷增加，建築師可以在滿足建築師設計需求的基礎上，采用對稱規則的平面布局和豎向連接的優化方法。用這種優化方法，盡可能降低質心和剛度，使建築不會因水平荷載過大而變形；此外，豎向相幹法使豎向剛度具有“漸變”效果，從而不會出現剛度突變和應力集中的弊端。
總之，建築工程不僅是壹門極其科學嚴謹的學科，也是壹項耗資巨大的工程。在建築結構設計優化的“旅程”中，建築師必須從各種角度估計所涉及的各種問題。總之，既要遵循相關的規則和導則，又要在保證工程最優設計的基礎上，找到能夠實現“開源節流”的結構設計方法和技術手段。
四。結論
顯然，建築結構設計優化的出現為現在的建築選擇了最有效、最科學的建築結構。有壹句名言曾經說過:“建築的目標是創造完美，也就是創造最美的效益。”對於壹個結構設計師來說，在保證建築安全可靠的前提下，探索壹種科學、經濟、有效的建築結構是值得提倡的。因為建築結構設計優化方法的技術實現，不僅可以使建築工程在施工中找到最經濟合理的材料使用方式，還可以使結構的內部要素得到很好的調配，甚至使建成的建築具有很高的安全度。毫無疑問，建築結構設計的優化是使建築實現經濟、安全且不乏適用性的最佳途徑。
參考資料:
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