建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

来源 :商品与质量·房地产研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzuns
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  【摘 要】 社会经济的迅速发展,为人们生活水平的提高奠定了一定的经济基础。在人们生活水平不断提高的过程中,人们对住房的功能方面的要求也在提升,除去对房屋实用性及安全性的要求外,同时对房屋建筑的审美与建筑经济性等方面也提升了一定的要求。所以对于建筑结构的设计者而言,设计需要不断优化才能跟上时代进步的要求。
  【关键词】 建筑结构;设计优化;房屋结构
  引文:
  当前,人们对房屋建筑设计的要求也越来越高,建筑产品的质量成为了大多数社会群体广泛关注的问题。房屋结构设计的主要设计理念是在保障房屋实用性、安全性、经济、美观的前提下,来达到空间的最优配置,实现资源的最佳利用。以下主要介绍建筑结构优化设计的方法及其在房屋结构设计中的应用。
  1、建筑结构设计优化方法理论
  在对工程项目的结构进行设计的时候不仅要对设计对象基础性的实用功能进行合理有效的考虑,还要对设计对象的美观程度进行有效的考虑。这也是工程结构优化的问题所在,简而言之就是使用科学的方法和语言把所有可能设计的方案进行集中,从而找到能够满足设计目标又能让人满意的设计方案。设计者将力学的概念直接与结构优化设计手法有机的结合起来,此时,我们将其中的因素当作变量,从而形成一套结构设计优化方案域,再由设计者采用相应的数学手段对这一方案域进行全面的分析,从而形成一套具有可行性的设计方案。建筑师在保证设计安全的前提之后就应该要对房屋设计勇敢的去创新和挑战,从而设计出独特美观的房屋设计。但是在创新的时候应该要注意尽量规则、对称使质量中心和刚度中心尽可能的缩小从而使得建筑的荷载能力进一步的提高。在竖向的设计方面应该注意尽可能的不用要使用转换层从而减少结构分析和设计困难,可以大程度的减少建造经济,而且还能够增加荷载强度。
  2、建筑结构设计优化的重要性
  对房屋结构设计很多人都是把适用、安全、经济、美观等因素作为设计的要求,也是设计者设计出来建筑物要达到的效果不仅仅要对空间的使用大大的提高对有限资源的使用进行最大化从而达到房屋建筑设计要求的目标。建筑结构优化设计相对于传统的设计方案在建筑程成本上能够降低10%—30%的工程造价。优化方法的技术性实现,能够使得材料的利用率达到最高从而使得建筑结构内部各个单元的设计得到最好的协调并且能够完整的达到建筑工程规范的安全性程度3[]。同时还能够对建筑整体性方案设计进行合理的决策有着非常重要的作用扰化设计是对适用、安全、经济、美观等条件的实现最好有效的方式。
  3、建筑结构设计优化在房屋结构设计中的具体应用方法
  3.1设计模型
  建筑结构优化设计的模型建设主要是将影响结构最优设计的具体参数发掘出来,并将相关变量的参数提炼出来,建立出初步设计的函数模型。并将其通过合理性的计算方案,规划出最佳的设计方案。建筑结构优化设计的模型建立第一步,首先需要选择选择影响整体设计的主要因素作为设计变量,将影响并不大的变量作为预定参数,从整体上减少设计程序的工作冗余。其次,将预定参数中建筑切面的尺寸及涉及到其截面积的相关数据函数表示出来,以控制总费用成本为目的。再次,制定好约束设计的条件。建筑结构设计优化的约束条件包括具体房屋的尺寸规划、结构的整体强度、预应力的相关参数限制、变形情况的规障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求,若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况,设计时则需要考虑钢筋选择的范围,在投入成本相当的情况下,选用高强度、能够满足塑性要求的钢筋材料。现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的,此时为保障塑性要求,则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时,现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件,不仅能够为建筑安全设计提供保障,同样也可以达到经济性控制的目的。
  3.2科学设定优化设计的相关方案
  依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化通常都具有很多约束条件,有时会遇到非线性的相关优化问题。所以在相应的计算中,会进行相应的转换,将有约束的优化转化成无约束的优化,而相关的计算、方式有拉式乘子法、powell法等。
  3.3设计相关应用程序
  依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化基本模型,以及在设计时运用的相应的计算方式,为了可以更好地实现其效果,选用常用的计算软件进行分析后(比如PKPM等软件),然后进行手算校核。这样能使整个优化设计更加全面地、有效率地进行实施。
  3.4房屋基础地基优化设计
  房屋地基作为其结构设计的关键,为达到优化设计的目的,首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展,房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同,其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异,基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发,设定好地基实际勘测计划,在结构优化设计时,秉承节省工程造价的原则,若地基设计主要以地桩为基础,桩基础类型的选择要依据现场地质条选择最为合适的结构设计优化方案,以降低工程总造价为目的例如对灌注桩桩长的选择影响较大的桩端持力层的选择要多进行比较最终确定最为合适的方案,对不同材质的地桩进行考察,选择最佳的设计方案。
  3.5对统计结论进行分析
  设计人员在进行了各种计算之后,要对统计结果进行认真的分析,并且找出各个设计方案中不同点和相同点,并且结合总体的设计情况和进展选择最佳的设计方案。设计人员在进行结论分析的时候,要注意不要遗漏一些细节问题。房屋的建设与设计是一项耗时长、成本高的项目,它不仅涉及到建设单位的利益,也涉及到了房屋使用者的利益,设计人员在把握细节的基础上,要注意从宏观上把握住当事人的利益,这样才能够有效的节约建设成本,进一步优化建筑结构。在进行建筑结構优化的时候,设计人员不仅要避免追求片面的利益,还应该避免为了追求设计创新而忽略了建筑实际情况。
  3.6选择节能指标较高的结构设计类型
  将建筑结构设计方案应用于房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上,提升房屋建成后的整体效益。因此,需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式,剪力墙结构,框架结构,框架-剪力墙结构。第一种结构设计的抗震性能较高,且并不需要较多材料的选用,第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置,而第三种结构综合适应能力较强,抗震效果好,且抗侧力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点,在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发,将造价与后期效益均纳入考虑的范畴,据实际情况选择最佳设计方案。
  4、结束语
  对于相关的设计人员来说在对结构设计进行优化之前应该对建筑工程做出相应的实地了解,从而才能够设计出相对比较安全、经济、美观等的建筑,同时还应该要不断加强自身在设计结构方面知识的学习对结构设计优化技术的发展进一步的推动。
  参考文献:
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  [2]徐金苗.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].江西建材,2014,18:37.
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