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房屋建筑結構設計優化方法探究
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-07-26 17:26:49

摘要:本文首先概述了建筑結構設計優化的重要性,然后介紹了設計優化方法的流程,最后闡述了在房屋結構設計中的具體應用,以供參考。

關鍵詞:建筑結構;設計優化;重要性;流程;應用

1、建筑結構設計優化的重要性

建筑結構設計優化,指的是在設計期間創新設計理念,采用科學的方法對設計方案進行優化和篩選,最終保證設計方案能滿足各方面需求。房屋結構設計工作中,采用設計優化方法的作用如下:第一,在保證建筑質量的基礎上,可以提高經濟性、美觀性;第二,能夠節約建筑成本,有效保護建筑周邊的自然環境。由此可見,應用設計優化方法,能夠提高房屋建筑的綜合效益,滿足不同用戶的需求,同時為建筑企業帶來更大的經營利潤。和傳統的建筑結構設計方法相比,設計優化能夠降低建設成本,調查顯示能降低30%左右。具體分析認為,通過設計優化,其一能充分利用各種建筑材料和資源,尤其是對內部結構單元進行協調,提高空間使用率;其二實現設計上的創新,在保證建筑安全的基礎上,延長使用壽命,保護居民的人身財產安全;其三能幫助設計人員認真選擇設計方案,提高設計的科學性、合理性。

2、建筑結構設計優化方法的流程

2.1結構模型設計。第一步,選擇變量。從實際設計工作中來看,重要的數值、參數是決定設計方案的依據,這些數據可以作為變量使用。舉例來說,在建設目標中,包括價格參數、預期損失參數;在工程控制中,包括房屋結構的可靠性參數。設計人員應該選擇變化小、干擾少的參數,才能降低結構設計難度,盡早確定滿足設計目標的數據。第二步,確定函數。在多個類似的函數中,設計人員應該選擇出最佳的函數,要求滿足房屋截面尺寸、鋼筋尺寸面積,然后對函數的性質進行分析,以降低建設成本。第三步,衡量條件。從房屋結構的安全性、耐久性出發,設計約束指標包括房屋尺寸、架構剛度、變形限度、受力特點、單元組件、墻體裂隙、結構可塑性等。而且,還要考慮到房屋結構的實際情況,保證各個條件都滿足規定要求,實現設計方案的最優化。

2.2確定計算方法。房屋結構的設計伴有大量的計算過程,對結構設計進行優化,就是基于復雜變量和多種設計條件下的計算。對于設計人員而言,計算過程中應該演算各種數據,將附加約束條件轉變為不附加約束條件,方便得出計算結果。另外,計算方法的種類較多,而且各自具有優點和缺點,應該根據現實條件選擇出最為簡便的計算方法,以節約計算時間、減輕計算工作量。

2.3選擇最優程序。確定房屋結構模型,并經過計算之后,下一步就要求設計人員從中選擇最優程序。對于最優程序的要求,一是具有完整的功能,二是可以高效運轉。這種程序是由多個小程序組合而成,在結構設計中具有重要作用。

2.4分析統計結論。面對最優程序和計算結果,此時設計人員要對統計結論進行分析,明確不同設計方案之間的相同點、不同點,綜合分析后確定最佳設計方案。由于房屋建設成本高,會涉及多個當事人的利益,因此設計人員應該從多個角度進行思考[3]。例如從宏觀角度分析各種利益關系,處理好經濟效益和技術含量之間的關系。值得注意的是,片面追求經濟效益、不顧技術創新的做法是不可取的;應該在保證技術含量的基礎上,盡量降低經濟成本。

3、在房屋結構設計中的具體應用

3.1整體和局部優化?v觀建筑工程設計的共同特點,主要是復雜性、層次性兩個方面。具體到復雜性,指的是原材料、零部件、結構類型的確定;具體到層次性,指的是結構體系、安裝體系、設計體系等,每個體系又包含著諸多下屬體系。房屋建筑結構的設計工作,要求設計人員從每個下屬體系入手,打破不同布局之間的關聯性,實現工程疊加的效果。由此可見,房屋建筑結構的優化設計,應該將落腳點放在整體上,而不是局部上,只有這樣才能滿足設計要求。

3.2基礎結構優化;A是房屋建筑結構的關鍵部位,基礎質量決定了建筑整體的質量,因此對基礎結構進行優化具有重要意義。從基礎結構類型來看,常見如樁基礎、條形基礎、獨立基礎等,優化內容在于基礎設計應該滿足施工標準,考慮到地質條件的差異性。以樁基礎為例,計算抗拔樁的承載力時,首先應該從土層參數入手,確定承載力特征值;然后根據這一數值計算出抗拔樁的鋼筋數量,確保滿足承載力要求;最后實施靜載試驗,從實驗數據評價樁基礎設計的科學性。

3.3上部結構優化。建筑工程的上部結構具有多種類型,因此設計優化方案也應該具有針對性,具體如下:第一,磚混結構,優化設計時應該避免在承重墻上開較大洞口;設置構造柱、墻垛長度、建筑層數時,嚴格按照相關規范執行;結構體系中不要采用混合承重的形式。第二,框架結構,首先合理布置柱網、柱距,確保整體結構的安全性和經濟性。其次,單純從平面布局來看,兩側剛度稍大、中部剛度稍小,能夠避免扭轉過大的現象,增強結構的抗震性能。最后,梁截面、柱截面應該合理設計,避免過大或過小,不僅影響美觀性,還會浪費材料,而且要保證梁和柱的中線相互重合。第三,剪力墻結構,一方面應該確保結構重心、建筑平面形心相吻合,從而提高建筑剛度,避免出現分布不均的情況。另一方面,在保證結構計算安全的前提下,剪力墻和建筑隔墻應該相互重合,如此有利于提高空間利用效率,增強舒適程度。

綜上所述,隨著生活水平的提升,人們對于房屋建筑結構的設計需求也在不斷增加,實現結構設計的綜合效益,成為人們追求的目標。在設計優化方法中,包括結構模型設計、確定計算方法、選擇最優程序、分析統計結論四個步驟,能夠對房屋建筑的整體和局部、基礎結構、上部結構進行優化,以促進建筑質量的提升。

參考文獻:

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