试论建筑工程结构设计方案优选方法

谭黎妮

【摘 要】随着我国建筑业迅速发展，对建筑功能和建筑艺术的要求不断提高。同时，建筑结构设计理论日趋完善，结构计算的方法与技术也得到了进一步的创新与改进。本文主要阐述了价值工程建筑结构设计方案优选方法存在的问题，并对基于离差最大化的建筑结构设计方案优选方法进行了分析。

【关键词】建筑；结构设计；离差最大化；优选；方案；影响因素；分析

在建筑结构设计中，进行设计方案的优选是建筑结构设计中的重要内容，对于建筑工程施工造价控制以及建筑施工质量保障有着积极的作用和意义。通常情况下，进行建筑结构设计方案优选的目的，是为了通过竞争或者是通过技术、经济等指标的评价方法，最终选择出建筑结构设计中技术先进、结构功能完善、经济成本合理并且安全可靠的建筑结构设计方案，以提高建筑工程施工建设的综合效益，促进建筑工程施工建设的发展与进步。

1、价值工程优选设计方案方法存在的问题

价值工程设计方案优选方法，主要就是通过运用价值工程优化设计方案的方法，通过对于设计方案进行技术、经济等指标属性的评价，实现经济与技术统一的工程前期的造价控制实现。在我国，价值工程设计方案优选方法还是具有一定的应用范围，通常情况下，在进行工程设计方案的优选实现过程中，就是通过设计招投标或者是设计方案优选、限额设计等方式，通过使用价值工程优化设计方案，在对于设计方案进行技术和经济上的评价后，实现工程设计方案在技术与经济的统一，并对于工程前期的造价成本进行控制。

总之，价值工程设计方案优选方法是一种通过应用集体智慧结晶成果和有组织的活动，以设计方案中的设计产品的功能的分析评价为主，是产品设计方案保持在以及较低的成本费用满足安全可靠的产品必要功能的设计实现。因此，根据价值工程设计方案优选方法的具体方法步骤可知，应用价值工程设计方案优选方法进行建筑结构等设计方案的优选评价中，主要就是对于建筑结构设计方案中的建筑结构设计功能以及设计成本之间的相互关系进行研究，并且根据这种相互关系的研究结果，来进行设计方案的评价优选。

结合价值工程设计方案优选评价方法的具体优选评价方式与原理，在实际应用中，该方法主要具有以下的局限性与应用问题。

（1）价值工程优选方法在进行设计方案中指标权重系数的确定中，具有较大的主观性。

（2）价值工程优选方法的设计方案评价标准不够完善。

（3）价值工程优选方法在进行设计方案中成本系数指标因素的确定中，只是在方案之间进行对比确定，准确性与合理性不足。

2、离差最大化的设计方案优选方法分析

离差最大化设计方案优选方法是一种能够针对不同类型指标属性，比如效益型或者是成本型、区间型等，通过对于不同类型指标属性的偏离程度进行计算，并且根部不通过属性指标的偏离程度的衡量标准，对于具体设计方案进行优选实现。应用离差最大化进行设计方案的优选评价，其优选评价实质就是通过设计方案中主要评价指标的对比，应用最大离差实现设计方案的优选评价，它对于价值工程优选方法中，功能系数与成本系数相比的设计方案优选评价局限和不足有很好的弥补改善。

2.1模型建立

根据上述离差最大化设计方案的优选评价原理方式，应用离差最大化进行设计方案的优选评价实现中，首先需要进行评价矩阵的建立。

假设集合D为要进行优选评价的设计方案集合，而D1、D2、D3……Dn为不同的设计方案，对于这些设计方案进行设立的评价指标结合为G，而G1、G2、G3……Gn为不同的评价指标因素。如果存在Di的指标因素Gj属性值为Yij，那么，就可以用下式（1）所示矩阵，进行设计方案D所对应的的评价指标因素集合D的属性矩阵表示。

（1）

通常情况下，在进行设计方案优选评价中评价矩阵建立时，对于评价矩阵中的评价指标因素多进行效益型以及成本型、固定型三个属性类型的划分，其中效益型的评价指标因素中，指标属性值通常越大越好；而成本型的指标属性中，指标的属性值则是越小越好；固定型指标属性类型中，其属性值既不能太大，也不能太小，通常以稳定在某个固定值范围标准为最佳。

通常情况下，离差最大化设计方案优选评价时，由于不同属性类型的评价指标之间存在有不同的衡量评价标准和衡量评价单位等，因此，为了避免这种不同衡量标准评价过程中不能统一衡量问题，进行优选评价设计方案的选择前，应做好相关的规范化处理。如下公式（2）中的a、b和c所示，分别为效益型、成本型和固定型三种不同属性类型指标的规范化处理表示公式。

（a）

（b） （2）

（c）

将不同属性类型的设计方案评价指标在经过上示公式的规范化计算处理后，就可以得到一个决策矩阵，在决策矩阵关系中，设计方案评价指标的属性值，则是越大越好。

2.2 指标权重系数的确定

结合上述优选评价设计方案模型的建立情况，假设每个设计方案的评价指标权向量为W，则W满足下列关系公式（3）所示计算关系。

（3）

并且对于第i中设计方案的综合评价值，可以通过下列计算公式（4）进行计算得出。

（4）

需要注意的是，应用离差最大化进行设计方案的优选评价过程中，结合实际优选评价应用情况，为了方便进行设计方案的优选评价实现，通常hia需要对于离差最大化优选评价计算结果，采用熵值法进行修正处理。

假设设计方案Di的评价指标Gj和其他设计方案之间的离差值，可以用下列公式（5）进行表示，那么对于设计方案中的评价指标Gj来讲，所有设计方案和其它方案之间的总离差值，就可以用下列公式（6）进行计算表示。

（5）

（6）

通过上述计算公式就可以实现对于设计方案中总离差的最大化情况进行计算求得，从而实现对于设计方案的优选评价，但是，为了避免设计方案评价指标权重确定中的主观性与随意性对于优选评价结果的影响，就可以对于上述计算公式，进行熵值法修正，得到如下（7）所示权重最优解计算公式，并以此进行设计方案的优选评价。

（7）

3、结束语

总之，基于离差最大化的建筑结构设计方案优选评价方法，是一种相对比较合理，并且适应性较强的设计方案优选方法，进行该方法理论基础下的建筑结构设计方案优选分析，有利于提高建筑結构设计方案评价水平。

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