关键词:结构设计、设计优化、探讨、应用
在工程项目和结构设计时,除了考虑设计对象基本的使用功能和可靠性外,还要考虑把设计对象尽可能设计的更完善一些,这就是研究结构设计优化技术的主要目的。它用科学的计算选取更合适本项目满意的结构方案。
一、房屋建筑结构优化设计模型与方案
房屋建筑工程分部结构优化设计包括以下几个方面:房屋基础结构优化设计、房屋屋盖系统方案优化设计、围护结构方案设计优化与结构细部设计优化。针对以上几个方面的优化设计,还包括了选型、布置、造价、受力等内容进行分析。在实际实施中,还应该根据实际情况出发,再结合具体工程实施情况,围绕房屋建筑综合经济效益目标进行结构优化设计。
(二)系统结构优化设计方案。在结构设计中应设计多个变量和多个约束条件,设定计算方案时,常常将由约束条件转换为无约束条件计算,常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。在完成计算方案设定时只需要编制相适应的运算程序即可得到最优化的结果。
二、结构设计中优化技术应用所面临的几个问题
(一)前期参与。前期方案的确定将直接影响到整体建筑的总投资,前期方案阶段结构设计并不参与是现在所面临的一个问题,建筑设计师在建筑设计时对于建筑结构的合理性和可行性大多没有考虑,但建筑设计结果会直接影响结构设计,有些方案有可能造成建筑总投资增加和结构设计的难度提升。假如我们在方案的初期,就选择合理的结构优化设计,那么我们就可以根据不同的建筑类型,选择合适的结构形式和合理的设计方案,打好一个良好的基础。
(二)细部结构设计优化。概念设计运用于没有具体化数值情况下,需要设计人员在设计过程中灵活运用结构设计优化方法,从而达到最好的效果。在细部结构设计优化中,注意各细节部分的设计,比如现浇板中异形板拐角处易出现裂缝,可把异形板划分成矩形运用。
(三)地基基础结构设计。地基基础结构设计优化首先应选择合理的方案,如果是桩基础,则要根据现场的地质条件选择合适的桩基类型,桩端持力层对灌注桩桩长选择有很大影响,应多比较选择合适方案。
三、结构设计优化的作用
(一)降低建筑总造价。在结构优化设计中,建筑层数越多,总建筑面积增大,单位建筑面积占用土地面积将越小,这样节约了土地占用面积,但随着建筑层数的提高,总建筑高端提升,楼与楼之间间距也在提升,传给基础结构的荷载也会增加,我们则要增大基础,又会扩大土地占用面积。虽然这样单位面积会有所降低,但是还是没有屋盖效果那么明显。
(二)提高建筑结构经济性。随着建筑层数提高,墙体面积和柱体积也会增加,导致结构自重增加,基础结构的承载力相应增加,水、电气管线相应加长,如果层数降低,可节约材料、利于抗震等,当建筑高度减少,两建筑间的日照距离也相应减少,间接节约了用地。如果建筑面积相同,选择的不同的平面形状,建筑外侧外墙的周长也会不同,合理的平面模型使外墙周长减少,外墙砌体、基础设施。内外表面装修都会减少,与此同时还提高了受力性能,增强建筑经济性。优化方法的运用,协调了建筑各部分单元,使建筑在更加美观的同时增强了建筑的可实用性,还减少了总体建筑的工程造价,这符合了现建筑结构的效益需求。
当前,随着我国经济快速发展,人们对于居住条件和生活环境要求越来越高,利用结构设计优化技术对建筑房屋进行优化设计,使其结构和美观相互协调,同时安全、经济、适用和便利是改善人们居住环境的重要手段。房屋结构设计优化理念注重以实际情况为准则,根据工程建设的基本情况,以控制造价成本为中心来进行结构优化设计,其内容就是利用对建筑的基础结构、屋盖系统结构方案和围护系统结构方案等环节,建立起一种关于结构优化设计模型,通过对各种不同的影响变量参数中的关键参数进行科学的计算,确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。房屋建筑结构优化设计意义重大,一方面是大大提高建筑结构经济性,房屋建筑进行结构设计优化可节省材料,有利用抗震,减少内外表面装修,提高了其受力性能,增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的成本造价。节约用地,大量资料表明,房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右,同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化,能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调,提升了建筑工程结构设计的经济性。
房屋建筑结构设计优化技术在现实的运用中,可以达到物美价廉的效果,不仅实现了房屋的美观和实用性,而且突出的节约了工程造价。在每个投资者眼中,在保证建筑结构可靠性和科学性的前提下,同时在建筑长远效益下,最大程度的节约工程成本,是首先考虑的因素,这样才能实现可持续性发展,用最低的投资成本获取最大的经济效益。
五、结论
房屋建筑结构造价在工程中是考虑因素较大的一个方面,结构设计优化技术的运用产生了巨大的经济效益。所以建筑部门和建筑设计人员应当遵守经济性、适用性和合理性的设计原则,再运用现代高科技手段,选择运用合适的建筑结构设计方案,用以实现降低建筑总工程造价并获取更大的经济效益。
参考文献:
[1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程,2010,(09):160.
[2]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播,2010,(19):139+132.
引言
1.建筑结构优化方法在房屋建筑中的重要性
在优化房屋建筑结构设计的时候,可以将建材的性能与机械设备的性能充分地发挥出来,这样,与之前的建筑结构设计相比较而言,则更加具有优势。而且,优化建筑结构的设计之后,工程造价的资金投入便能得到有效地降低,从而让企业能够赢得更高的经济效益。此外,优化建筑结构的设计之后,可以实现房屋结构中各个单元的有机整合,从而提升了建筑的质量,对人们的居住安全给予了重要保障。因此,要想对房屋结构具有更强的适用性与更好的经济性,优化房屋的结构设计,是一条行之有效且非常重要的途径[2]。
2.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
(1)分阶段优化与寿命优化
(2)局部优化与整体优化
复杂性与层次性是任何一个项目建筑设计都具备的两大特点[3]。从复杂性方面来看,其主要包括零部件的选取、建筑原材料的选取以及结构类型的选取等内容。从层次性方面来看,其主要包括建筑的结构体系、设计体系以及安装设计体系等,而在每一个体系之内又包括了很多个下属体系。在设计房屋建筑的时候,设计人员应该优化各个下属的系统,冲破各个布局间的横向关联,对工程进行叠加。因此,在建筑任何房屋的时候,优化的着眼点都应该是整体而非局部。只有这样,才能达到真正设计优化的目的。
(3)优化上部结构
数量。
(4)协调优化结构与建筑
对房屋结构进行设计的时候,应该尽可能地对建筑的结构与整体平面的配合紧密予以有效保证,使得结构合理、造型美观的效果可以有效的实现出来。对建筑墙与柱进行布设的时候,应该和房建平面的功能需求一样,每个房建的开间与进深等都应该保持一致。尽可能地简洁建筑系统,不可以让柱与墙之间出现错位的情况,而且每一层的截面面积与高度都应该是一样的。
结语
综上所述,对房屋建筑结构进行设计优化的时候,不仅要对建筑自身的功能予以保证,还要能够有效地控制好工程投入的资金。而且,开发商与建筑企业,不应该对建筑结构设计优化带来的经济效益给予过多的重视,在追求经济利益的过程中绝对不可以通过降低质量质量标准,削弱技术性能以及缩减建材等方式。所以,对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析与研究具有非常重大的意义。
关键词:建筑结构设计;优化方法;房屋结构设计;运用
伴随着不断提升的社会生活和发展,人们开始对建筑的实用、美观、经济和安全性有更高的标准,同时房屋建筑构造直接影响房屋使用功能以及直来给你,所以设计实现优化就非常关键。建设建筑的同时建筑构造方面投入资金比较大,为了降低这部分投入需要持续进行结构设计优化,保证建筑质量安全的基础上,实现建筑设计规划,将建设方案拟定,科学安排施工工程,将总体构造施工控制,保证企业经济效益增长。
1房屋建筑结构设计优化重要意义
目前的建筑行业发展趋势来讲,未来建筑设计的主要方向是高层和超高层,对建筑行业来说,怎样保证业主房屋结构设计需要的前提下,最大程度上将建筑成本节约,是最为重要的内容。使用优化房屋建筑设计方式,最大程度上将现代建筑施工设施、技术和材料优势作用发挥出来,不但将建筑实用性和美观性提升,还有效的将建筑成本降低,实现建筑施工经济收益以及建筑品质和使用功效有机综合起来,最大程度上将建筑企业业主效益确保。
2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用
2.1建筑主体上部结构科学优化
利用建模将建筑上部结构设计优化进行实现,第一步科学设计剪力墙,保证剪力墙质量均匀分布,保证建筑物中心和各个平面刚度中心保证一直,从而更好的将结构刚度增强,降低因为地震、强风等自然灾害给建筑结构带来的影响。建筑施工流程中,使用大开间设计的剪力墙,将剪力墙墙肢长度增长,就可以将墙肢数量降低,将混凝土使用量降低,另外,剪力墙当中暗柱往常使用普通的钢筋材料来建造,一旦使用比较大的剪力墙就可以建设钢筋用量,将工程造价节约,一旦建筑对抗震性有比较特殊的标准,就不能够随意使用构造比较大的剪力墙。
2.2整体和局部优化
任何一个建设工程设计都具有比较复杂和层次性的特征,建筑结构设计当中,有些设计工作人员要面对建设项目当中的每一个系统都要科学的进行优化,将每一个系统之间的联系进行加强,有效的将总体建筑项目进行叠加,避免将优化局部作为中心,要将总体的建设项目进行优化,保证建筑结构设计优化的有效性。
2.3优化桩基础
2.4基础结构设计优化
房屋基础结构直接影响到房屋建造的总体作业和稳定情况,因此在基础构造设计流程当中要全面使用建筑构造设计优化方式,全面控制地基地质、桩基种类、基础构造等各个方面的设计实现全面控制,将桩基项目方式科学确定,掌握桩身长度和直径,优化基础构造方法,确定基础结构、施工技术和资金投入之间的平衡。将建筑结构设计优化全面进行的前提中,将房屋总体构造强度和结构稳定性提升。
2.5节能结构设计的优化
优化节能结构设计要将绿色建筑理念为前提,同时自动使用设计学方式。重点内容就是:①为了让房屋当中获得更好的采光性能,综合项目所处的地理环境、气候气温以及城市规划的现实情况和标准,实现针对性的挑选建筑朝向。保证房屋可以保证能够接收到合适的太阳光照射时长,同时也为室内通风打好了非常良好的硬件基础;②建筑美观,尽量不与寒风构成一个直角,这样保证最大程度上将热量保留,同时获得高效节能的成果;③维护房屋建筑,设计屋顶、门窗都是比较关键的,在面对阳光的一面,窗户面积尽量的扩大,同时尽量的加多数量,这样保证房屋充分获得阳光。阴面,窗户要尽量减少数量,为了保证热量不散失。设计建筑顶棚,加装可循环的水管,方便得到冬暖夏凉的使用功效。
2.6电力设施与结构的优化
总之,应用建筑结构设计优化方式,能够实现房屋结构更加舒适、安全、美观协调的情况下,将人们对房屋建筑质量的需要满足,降低了房屋工程的投资,同r将建筑工程建设的经济社会效益提高,实现建筑行业良好健康发展起到非常重要的作用。
关键词:结构设计;优化方法;实际应用
随着社会的发展进步和土地资源需求量逐渐增加的同时,人们对房屋建筑设计和房屋质量的要求也在越来越高。为了满足广大购房者的需求和提高经济效益,很多的房屋建造设计商开始进行房屋建筑结构设计的优化。目前,从房地产的市场销售情况来看,应用建筑结构设计优化方法的房屋得到了大多数购房者的好评和青睐。本文主要围绕建筑结构设计优化方法在房屋设计的应用展开分析和探讨。
一、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实意义
二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的具体应用方法
一个成功的建筑房屋设计是进行了审美功能与实用功能的有效结合。在进行房屋建筑设计的过程中,首先要从房屋建筑的整体效应和实际情况出发,在满足房屋各项设计要求的前提下,对房屋平面设计的规模进行布置,然后,通过缩小房屋建筑质量中心与其刚度之间的差距来实现力度承载方向的均衡。建筑结构优化主要包括房屋顶盖的优化系统、房屋基础结构的优化设计、房屋周围护栏方面的方案优化设计和其他结构细节部分的优化设计。以下是几种常用的房屋建筑设计优化的模型和具体的优化计算方案:
(一)模型的设计
(二)计算方案的优化
建筑结构的优化方法,主要是一种以房屋结构可靠性为基础的房屋结构优化方案,这项方案中的变量较多,而且不同种类的数据也比较复杂,但结构设计优化人员一般都是在进行房屋结构设计规划方案的计算时习惯于将一些具有限定条件的问题变为了没有限定条件的问题。在房屋结构设计优化方案设置时可以采用拉氏乘子法、Powell等计算方法。
三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
在进行房屋结构优化的实际施工中,设计人员不仅要对实际施工情况进行全面考察的情况下对房屋结构的实际应用性进行优化,而且要追求房屋综合价值的优化。这样才能才能真正实现房屋结构设计的全面优化和实用。
(一)结构优化模型的建立
在进行房屋结构整体优化设计的过程中,要建立结构优化模型。优化结构模型主要有三点:第一,选择并且确定合理的设计变量。设计变量的选择不仅会影响到对设计要求影响较大的参数的选择,也会涉及到参数重要性的区分问题,而且在很大程度上可以减少计算和编程的工作量。第二,确定优化设计目标函数。首先,设计人员要找出满足函数条件的的目标函数,然后在根据目标函数进行结构设计优化的计算[3]。第三,确定模型的约束条件。在房屋的优化设计中,存在很多的约束条件,如结构强度约束、裂缝约束、变形约束和弹性约束等。在房屋结构的设计中使用设计优化方法,不仅可以在确保约束条件符合设计要求的基础上,通过对结构设计模型的约束条件与建筑的实际约束条件的进行对比进行房屋结构的最佳设计。
(二)优化设计计算方案的选择和程序的设计
(三)结果的分析
在得到计算结果之后,就要通过对计算结果进行分析来确定最佳的方案。房屋的建筑是一项资金、人力和施工材料等耗费量大的工程,因此,在进行房屋结构设计优化的主要目的就是能够在确保房屋美观和质量的前提下降低各种成本费用。因此,在进行房屋建造的过程中,必须进行总体法规的考虑,不能为了资金的节约而忽视设计的优化作用,要正确处理技术与经济的对立统一关系。在进行房屋建筑结构设计的过程中,既要反对片面强调节约,忽视节航速上的合理性,导致整个工程项目达不到功能的要求,又要反对只注重技术,而忽略了对经济的考虑。
(四)在进行房屋结构优化设计的过程中要注意的问题
结束语
总之,建筑结构设计优化技术在房屋结构设计中不仅实现了房屋结构设计方法的更新的突破,而且使房屋的结构设计实现了经济型、美观性和适用性的完美的结合。但建筑结构设计优化技术在具体的应用中是一个非常复杂的综合性决策问题,因此房屋建筑商需要在实践的过程中不断的进行经验的总结和问题的发现与解决,从而使结构优化设计方法能够真正为我国的房屋建筑的发展服务和产生重大现实价值和意义。
[1]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报,2014,(8):23-25.
关键词:房屋建筑结构设计方法
Abstract:thedesignofthebuildingstructurebuildinghousesandpeople'slifequalityrelationshipbetweenthepropertysecurity,inpracticeitstrictlydesignnormsandstandards,withrigorous,scientificattitude.Thispaperintroducesthestructureofthebuildinghousesthebasicrequirementsofdesign,thispaperanalyzesthedesignmethodofthehousingconstructionstructure.
Keywords:housingconstructionstructuredesignmethod
房屋建筑结构设计关系到建筑质量安全的根本,要高度重视建筑结构设计,在工作实践中严格遵照设计规范、标准进行,以严谨、科学的态度对待,以保证建筑质量,确保人民生命财产安全。作为结构设计人员,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度,加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以不断提高自身的结构设计水平,使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。
一、房屋建筑结构设计的基本要求
1、坚持经济合理的设计原则。在房屋建筑设计中要坚持经济合理原则,根据工程项目实际情况,不过度使用材料,杜绝材料的损失浪费。在有多种可选方案的前提下,优先选择经济合理的方案进行设计施工,不可贪大求全,造成不必要的浪费。
3、严格按照设计规范、规程进行设计。综上所列问题,总结归纳起来无外乎没有严格按照规范、规程进行设计作业。这是工程设计一大忌。设计人员在平时工作中应当认真学习领会规范、规程规定,熟记其中规则,严格按照规则作业,杜绝随意,以保障设计合符规范要求,防范质量风险。
4、规范日常工作。在施工图说明制作时,要尽可能翔实、明确;在说明的书写和标注上要用语规范、准确,位置不可随意;对桩基工程检测的不能随意变更,要严格按照工程实际采用合理的方法,检测合格的数量,做出合符要求的检测结果,以确保质量。
二、房屋建筑结构设计的方法
1、结构平面图
2、屋顶结构图
当房屋是坡屋面时,坡屋面的结构的处理方式有梁板式和折板式。梁板方式适合用于房屋平面不规则,房屋板跨度较大,屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面。而折板方式适合用于相反的条件。这两种方式的房屋板都是偏心受拉构件。房屋板在配筋时应该有部分或者全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。另外,房屋梁板折角处的钢筋的布置应该有具体示意图。关于坡屋面板的平面画法,设计人员通常采用剖面示意图和大样详图的表示方法相结合,这种方法使施工人员更加准确理解图纸。正确的绘图和设计的关键是设计人员对设计知识的掌握程度和设计时的原则,所以结构设计者首先要具备一定的空间概念和正确理解建筑图纸以及示意图。这样的设计的图纸才能让施工人员准确的理解。因为屋面的起坡会使阁楼层的部分墙体比较高,所以设计人员要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
3、大样详图
在建筑详图的准确无误的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
4、楼梯
设计人员在设计楼梯梯板时要注意楼梯挠度的控制,梯梁的高度要和房屋要求的一致,并且位置也要和上下楼层相统一。如果梯梁的局部和房屋不合适可以使用折板楼梯,折板楼梯中的钢筋在房屋内折角处必须断开并且分别锚固意面局部的应力集中。
5、基础
房屋基础的混泥土标号选择应该符合房屋的结构耐久性的要求。另外,基础的配筋也要选用最小配筋率,在进行条基交接部位的钢筋设置时,设计人员应该画出详图或者是选用标准图,便于施工人员理解。需要注意的是,条基交叉处的基底面积不能反复的利用,并需要注意调整基础的宽度。当房屋局部墙体中有较大荷载时也需要调整基础的宽度。在设计基础图中的构造柱时,应当给予准确定位。
6、合理的设计结构计算和构造
在进行底框砌体结构的验算时需要注意:(1)底部剪力法只适合用在钢度较匀称的多层结构,而对那些有薄弱层的混合结构,就应先考虑其塑性变形集中的影响;(2)设计者在计算底层框架混合结构的剪力分配时不能仅仅按框架抗震墙的方法计算。由于底框架结构中只有底层框架抗震墙,所以应采用双保险的方法,由抗震墙来承担全部剪力,框架按钢度比例来承担剪力。在进行钢度计算时,框架承担剪力不折减,抗震墙折承担剪力减到弹性钢度的20%-30%;(3)应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
尽量避免楼板计算中使用不正确的方法。(1)连续板剪力的计算不能用单向板计算的方法来代替。(2)在进行双向板查表计算时,设计人员不能忽略材料泊松比带来的影响,否则,跨中弯矩没有进行调整,将使比值计算值比实际的要小。
7、从抗震要求出发,进行合理的结构设计
对一般多层砌体住宅结构,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
对钢筋砼多、高层结构住宅,力求做到:(1)框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力。(2)框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
[1]曾展文.房屋建筑结构设计基本要求[J].价值工程,2010,(18).
[2]王艳辉.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010,(02).