浅谈建筑结构设计优化设计新方法论文_朱斌

浅谈建筑结构设计优化设计新方法论文_朱斌

摘要:随着我国国民经济水平的不断提高,人们对精神及物质方面的追求也越来越高,同时更加注重居住的舒适性和安全性。衣食住行自古就是人类最基本的需求,对于现代人来说,居住问题仍然是人们共同关注的问题。面对建筑需求越来越丰富的市场,如何使我们的建筑结构更加合理、外形更加美观、居住更加舒适、造价更为低廉都是需要我们设计人员去考虑的问题。所以,对新时代的建筑结构设计方案优化要从结构整体的安全性、工程的成本核算、完工后的使用及外观和功能需求等各个方面来考虑。

关键词:建筑结构;设计优化;新方法

面对建筑需求越来越丰富的市场,如何使我们的建筑结构更加合理、外形更加美观、居住更加舒适、造价更为低廉都是需要我们设计人员去考虑的问题。所以,对新时代的建筑结构设计方案优化要从结构整体的安全性、工程的成本核算、完工后的使用及外观和功能需求等各个方面来考虑。

1建筑结构设计优化的意义

一个合理的建筑结构设计方案中,除了要满足建筑结构的抗震目的,还要保证建筑工程的稳定性、安全性和经济性,这就需要对结构设计进行合理的调整。而完善的建筑结构设计,可以提升建筑工程整体的刚度,且保持均匀和对称的实际效果,那么在地震的作用下也能够保障建筑结构的安全性和稳定性。比如在对高层建筑工程进行设计时,合理的建筑结构设计可以在保证抗震安全的基础上,对材料成本进行有效控制,能使建筑使用空间更合理,并且降低建筑工程的总造价。

2 建筑结构设计优化的基本原则

2.1 功能性

在进行建筑结构设计的过程中,应最大发挥建筑结构的科学性及合理性,这是至关重要的。其功能性主要体现在建筑施工结束后与建筑结构使用过程中所产生的相关经济效益。对建筑结构设计功能进行充分发挥,从而在一定程度上提升建筑结构的整体使用率。

2.2 绿色环保

当下,伴随人们生活水平的不断提升,建筑环保材料的使用将更多地应用于建筑结构的设计中,不但降低了环境污染率,在一定程度上还有效提升了建筑工程的质量,保证了人们居住环境的整体安全。

2.3 安全性

安全性是进行建筑结构设计的首要原则,进行建筑结构设计的过程中,应保证各构件、各环节的安全性以及实际可操作性,并与实际的施工作业有效结合,只有在实践中充分使用建筑结构设计,才能使其发挥最佳作用。

2.4 经济性

在进行建筑结构设计的过程中,也应考虑其经济性,使其经济成本尽可能地降低,不断创新建筑结构设计,这是当今时代的发展趋势,起初为木石结构,接着是混凝土结构,现今则使用的是钢结构。例如:钢结构中,通常情况下钢结构的优化结构为空间网架,其优点在于造价很低、受力较均匀、质量较轻;还有工形梁这一结构的使用,可将建筑物的施工材料有效节省,将经济成本降低。

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3 建筑结构优化设计结构化建模的详细步骤

3.1 目标函数的选择

我们的专业人员在对建筑结构进行设计的优化时,第一步就要根据建筑物的安全标准和建筑参数确定房屋结构的目标函数,然后根据建筑施工现状、材料和工程造价等方面来优化设计方案。在此之后,设计人员需要将重点放在项目成本计划上。通过对项目的最低成本的选择进行分析计算,以满足建筑基础的需要,在科学范围内用最低的成本做最好的建筑。

3.2 变量的选择

合理选择目标函数后,下一步就需要选择建筑物的变量。专业人员分析出可能会影响房屋结构设计的因素,针对这些因素去研究,选择最有影响的变量进行计算和控制,以达到变量选择的目的。

3.3 约束条件的选择

要优化创新建筑结构的可靠性,要准确地确定建筑结构的定量和限制条件内容,并且按照限制条件,把建筑物相关的工程标准做到限制条件之内,这样来最优化房屋的结构设计。例如,必须要根据建筑物结构的实际情况来确定应力、尺寸和结构强度的约束。

4 建筑结构设计优化设计新方法分析

4.1 地基基础结构的优化设计

基础结构的工期大约占整个建筑工期的25%左右,其造价大约占总造价的10%~20%,设计人员须合理规划设计方案。此外,基础结构的设计方案与地质条件息息相关,所以在设计时要严格参考地质勘探报告的相关数据,选择合理的建筑结构基础,把控好基础结构的截面大小,从而在设计时可以适当的进行优化改进,降低总工程造价。

4.2 拓扑优化方法

此方法的内涵在于,对房建结构进行优化设计的过程中,应先找出最精准的房建结构形式,并对建筑结构强度进行全面分析,采取拓扑优化方法来将建筑结构的自身重量有效降低,进而全面改善建筑物的整体性能。且在利用此方法的时候,相关设计人员应对此方法的优势进行全面分析,并采取拓扑优化方法把建筑物结构设计转化为概念性的建筑结构设计,进而在一定程度上将结构设计的逻辑性有效加大。

4.3 截面优化方法

在进行建筑结构设计优化的过程中,其细节在于其可靠性及安全性,在处理建筑物截面的时候,相关设计人员应对截面结构的可靠性及安全性充分考虑,并保证计算的合理性、科学性,全面提升建筑物结构的整体美观度及稳定性。另外,在对建筑物截面设计进行优化的时候,相关设计人员在计算处理结构位移的实际状况及设计变量的相关应力特点的时候,可采取有限元分析的方法,接着利用统计所获得的相关数据与信息化设备的验算方法,然后判别处理结构技术的调整范围,进而得出最佳的优化设计。

4.4 外形优化方法

外形优化方法有助于设计员对其建筑结构框架的调整,同时对建筑内部形状进行相应的完善,从而保证其建筑结构优化的设计质量和效率。第一,设计员很有必要在进行结构设计之前对建筑物的整体状况进行科学全面的分析和调研,根据我国的现行的建筑结构设计要求进行建筑结构的调整和完善。外形优化方法能够对建筑结构外形进行一定的区分,在进行应用过程中,通过杆系结构和连续性结构的应用进行其划分。在进行杆系结构外形设计中,一般是将其建筑结构的节点进行关键点的制定,同时作为设计变量,从而保证其建筑外形结构优化设计工作的顺利进行。

4.5 概念设计与细部结构设计优化相结合

在优化设计的过程中,应对相关的细致数据进行有效确定,接着采取概念设计的方法来对建筑物结构进行优化。例如在进行建筑抗震设计的时候,因为地震强度是不确定的,所以也不能确保计算方式的足够准确,这样的话,就可采取概念设计,利用数值进行一些辅助性的参考,注意在设计的时候,应将优化的建筑结构设计充分融合,确保其优化设计完全满足建筑结构设计的基本需求。

4.6 钢筋和砼的优化设计

在建筑结构设计优化的过程中,要合理的选择钢筋的型号和砼的标号。钢管砼结构是一种新型的结构,它是将砼填入圆形钢管内部,将两种材料进行结合,增强钢管壁的稳定性,从而提高抗压强度和抗变形能力。在相同的承载力下,钢管砼的材料要比钢结构材料节约一半的钢材,这样大大节省了工程材料成本。

5 结语

总之,建筑结构设计的优化对提高建筑的经济效益、节约造价成本和提高建筑美观等方面都有着重要意义,它的综合性和系统性都比较强,是一项非常发展的工作,这不仅要求相关的设计人员深刻认识自身的不足,努力提高思想认识和专业设计技能水平,而且需要设计人员认清建筑结构设计优化的严峻形势,在不断的建筑结构设计优化的过程中,总结优化建筑结构设计的方法,提高建筑设计的综合能力,以实现整个建筑的经济效益、提高建筑物质量。

参考文献:

[1]李骠骑.析建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].四川水泥,2017(8):106.

[2]芦勃.建筑结构设计的优化方法及应用探微[J].中国新技术新产品,2017(13):77~78.

[3]李贵江.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].江西建材,2017(2):82+87.

论文作者:朱斌

论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月下

论文发表时间:2018/8/16

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