结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用

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  摘要:在建筑工程中,建筑结构的造价占有非常大的一个比例,结构设计优化技术可以大大减少建筑工程的成本。建筑设计人员应该本着“经济适用”的原则,运用结构设计优化设计技术,实现建筑企业获得最大利益的目的。本文首先介绍了检查结构设计优化方法的应用及实践价值,然后说明了民用建筑结构设计与经济性的关系,最后介绍了结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用。
  关键词:结构设计;优化设计;建筑结构
  随着人们生活水平的不断提高,人们对生活环境和居住环境的要求也逐步提高,同时市场土地的价格也变化多端,土地的价格不断攀升,以及一些建筑的相关产品的价格也有所提高,这给开发商的成本带来了沉重的压力,开发商们不仅要寻找新的方法来满足客户的诸多要求,还要降低工程造价来使开发商们的经济利益最大化,这就需要通过结构优化设计技术的方法,来使空间使用的最大化,资源利用的高校化,从而达到了经济性和实用性,以及适用性的三重良好目标。
  一、建筑结构设计优化方法的应用及实践价值
  1、结构设计优化方法及应用
  一个赏心悦目的建筑是结构设计与建筑美观相互协调配合的产物。在建筑结构设计的过程中,不仅追求的效果不仅有适用、安全,而且还包括经济、美观以及便于施工等效果。应用建筑设计优化设计技术方法时,不仅要满足建筑所要有的美感,而且还要实现实际意义上的“经济适用”房的多层标准。
  结构设计优化方法与技术主要体现在以下两个方面:一方面是房屋工程结构总体的优化设计,在这部分中的优化工作主要有基础方案的优化设计、维护结构的优化设计,还有房盖系统的优化设计,还有一些细节部分的优化设计工作等,但是对于以上几个部分的设计要考虑的因素也比较多,有选型、布置以及受力分析和造价分析等,而且还要在满足设计要求的前提下,结合各方面的因素,达到预期的经济效益的目的;另一方面是建筑工程结构的优化设计。
  2、结构优化方法的实践价值
  优化设计的应用,不仅使建筑的工程造价节省了百分之五至百分之三十的成本,而且还可以以最合理的方式利用的材料的性能,使建筑的各个单元更好的协调配合,也保证的建筑的安全度。因此,结构优化设计是实现“经济、适用、安全”目标的良好途径。
  二、民用建筑结构设计与经济性的关系
  1、结构设计与用地的关系
  目前,我们经常都会看到许多的多次或者高层建筑,随着层数的增加,单位的建筑面积所能分摊的房屋占地面积就越来越少。但是房屋层数的增加也就导致了高度的增加,这样房屋之间的间距也就必须加大了。因此,用地的节约量不会随着建筑层数的增加而按照相同比例的递增。
  2、结构设计与造价的关系
  建筑层数的增加对于单位建筑面积的造价有着直接的影响,但是对不同部分的结构有着不同的影响。影响的部分主要有屋盖部分、基础部分、承重结构部分等。
  屋盖部分:无论层数的多少,都有且只有一个屋盖,并不会因为层数的增加而使屋盖的造价有所增加。因此,随着建筑层数的增加屋盖的单位面积工程造价将下降。
  基础部分:随着层数的不断增加,基础所承载的重量的也不断加重,就必须增加基础的承载能力,即使基础的单位面积的造价会有所降低,但是也没有屋盖那样明显。
  承重结构:承载结构主要有墙和柱、梁等,随着层数的增加,建筑对抗震能力记忆承载能力的要求也会不断增加,这些部分的单位面积的造价也会提高。
  (1)作为建筑施工项目的第一道工序,基础施工十分重要,必须做好充分的施工前期准备工作,特别是确保施工用水、用电以及道路的畅通,以及场地的平整;(2)开挖基槽,在确定房位与轴线的前提下,依据基槽的设计宽度以及放坡具体要求撒放挖槽灰线,槽边放坡要注意结合当地的基土性质、基础埋深以及地下水位等时机情况。完成基槽开挖之后,要对基槽土质情况经常予以检查,并注意基槽边坡状态是否存在塌方因素;在达到设计的基槽深度的情况下,需要及时通知质检及设计部门进行检验;(3)基础埋置,依据钢筋混凝土高层建筑设计及施工相关要求,关于基础埋置深度,在天然地基情况下,一般为建筑高度的1/12,基桩情况下,通常为建筑高度的1/15,埋置深度不含桩长。此外,地下空间也要予以充分利用,为避免出现沉降要注意结合实际情况采取相应措施。
  3、高层住宅结构设计与经济性的关系
  住宅的工程造价与住宅的层高也有着直接的关系,因为随着层数的增加,不仅墙体和柱体的面积会增加,而且也会加大结构的自重和基础、支柱的承载力,也会加长管线等。因此,建设楼层低的建筑不仅可以节省材料和能源,也有利于抗震等,同时也可以取得经济效益。在多地震的日本,这种高层住宅结构设计的发展相当迅猛,钢管内加入混凝土,既能提高承载力,也能可节约钢材。而香港的中国银行采用巨形组合柱的建筑设计方法,获得了十分可观的经济效益。随着混凝土强度的提高以及构造和施工技术上的改进,组合结构在高层建筑中的应用可望进一步扩大。
  三、结构设计优化技术在建筑结构中的应用
  1、概念设计与建筑结构技术
  对同一个的建筑方案,结构布置也可以有着许多不同的设计方法;即使确定了所要结构布置的建筑物,在相同的荷载下也可以有着许多不同的分析方法;在分析过程中,一些设计参数的取值也不是唯一的;这些参数也只能通过结构设计的规律,并通过相关的工作经验来确定,这边是概念设计。因此,设计师中的许多备选方案便存在着概念设计。
  2、概念设计处理的实际建筑设计问题
  概念设计需要处理的问题也是多种多样的。通过概念设计,可以确保建筑结构在受到各种突然的外部作用下而不被破坏,或者将受到的伤害降到最低。概念设计的主要内容之一便是应对这些突如其来的各种不确定的因素。在这些因素中,地震就是其中主要的一个,因为地震最难预测,其破坏性也是最大的,因此,在进行建筑设计过程中就要事前未雨绸缪,建筑是在各方面都采取有效的措施来提高建筑物的抗震能力。采取刚度均匀、并且对称的结构可以减小地震所带来的不利影响,采用延性设计方法可以有效的防止在地震过程中发生脆性破坏。
  與宏观的方面相比,还有许多细节方面需要注意,例如浇版中的一些异型板,其比较容易出现裂缝,所以把其划分为矩形板。也要注意钢筋的选择,注意钢筋的抗极限拉力,如果满足相关的塑性要求,那么现浇板受理的钢筋类型就可以选择冷轧带肋钢筋。
  建筑是凝固的艺术,建筑是设计师细想的体现,建筑是艺术与实用结合的产物。结构在可以确保安全性的前提下,都会去尝试挑战一些新的结构形式,这样建筑师的想法就会更加接近的体现出来,一般在可以满足建筑师思想的基础上,结构布置的方式应该尽量的有规律些,比如要对称,或者尽量的减小质量与刚度中心的差异,也要确保建筑在保持水平荷载的作用下不会导致产生太大的扭曲效应。在竖向布置方面,应该精良的采取城中构件上下贯通,尽量避免使用转换层,减小了设计上的困难,既经济又实用。
  四、结束语
  总而言之,结构优化设计技术的在房屋结构设计中的应用,不仅解决了目前市场上土地价格上涨,建筑产品成本提高的问题,降低了开发商的成本,而且还在确保建筑满足建筑安全的基础上,使建筑更加的满足于客户的需求,也实现了外形美观,结构实用、舒适的目标,同时也实现了开发商们取得最大经济效益的目的。
  参考文献
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