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摘要:社会经济的不断发展,推动着建筑行业的发展。建筑结构设计优化方法是顺应建筑行业发展的产物,也是市场经济条件下对资源配置提出的新要求,其为房屋结构优化设计提供了重要的参考,具有不可估量的参考价值。对建筑结构进行优化是实现建筑行业长远发展的重要途径,将建筑结构设计优化方法应用于房屋结构设计,能够体现房屋结构设计的科学性和合理性。本文主要对房屋建筑结构设计中优化技术应用进行简要分析。
关键词:房屋建筑;结构设计;优化设计
一、房屋建筑结构优化设计的内容
1.1优化结构设计选型
房屋结构优化的内容有很多,一般而言,建筑结构的优化设计主要在优化结构体系选型、结构受力、结构构造等方面进行综合考虑和优化。在进行优化设计过程中,设计师一般在确定好结构体系后再对其结构进行逐步分解优化,大致分基础结构方案的优化设计、楼屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计以及结构细部的优化设计。
1.2优化结构荷载
建筑物所承受的水平地震力以及竖向地震力同建筑物的重力荷载有着必然的联系,重力荷载同建筑物所承担的恒荷载又密不可分。影响恒荷载的主要因素有维护结构采用材料的自重、结够构件的自重、楼屋面建筑做法的自重。由此在设计中应尽量采用强度高、自重轻的材料,减少重力荷载的增大而引起的结构内力的增加。
风荷载受地形、地貌、周围建筑环境等因素影响,建筑物所承担的风荷载效应与房屋建筑结构的几何外形及自振周期相关,在超过60m的高层建筑结构设计中,尤其是高耸建筑物中所带来的影响较为显著。风荷载的大小是固有的我们人为无法改变,但在高层建筑的设计中可以通过注重建筑体型的选择,减少风荷载带来的不利影响。
二、房屋建筑结构优化设计的必要性
结构设计优化主要是在是在满足规范要求,不改变房屋建筑的使用性能,保证结构安全和建筑产品品质的前提下,通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施,充分发挥材料性能,达到降低工程成本造价和提高经济性的目的。为了达到结构优化设计的目的,工程设计人员必须在保证结构安全的前提下,通过对建筑结构的整体概念分析,采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计,以此来有效地控制工程造价,满足投资方的经济性要求。传统形式的房屋建筑结构设计注重整体质量时未充分进行优化设计,在建筑的造价方面缺少科学的预算。调查分析表明,没有进行结构设计优化,按传统形式进行的设计绝大多数建筑项目在工程最终造价方面要增多5~8%左右,有的要超过10%,同时这些建筑结构设计在一定程度上还存在许多的缺陷,如:过于统一化的模式不能适应时代发展的要求,不能很好的满足新时期人们对于居住房屋的总体发展需求,造成舒适感不强,总体满意率下降。 而新型房屋结构设计优化能很好的将以上传统意义上许多不足进行很好避免或改进,使房屋结构更加稳定。同时采用建筑结构优化设计,在降低房屋工程造价、节约成本等方面具有重要的作用。科学的结构优化设计不仅保障了安全可靠性,还大大节省了房屋建筑的整体造价。
综上所述,提高设计人员在实际工作中对优化设计的认识和重视非常必要,只有加强技术和经济效益的有效结合,通过合理的优化设计方案,才能达到创造更大的社会效益。
三、建筑结构设计优化的应用
结构优化设计在一个建设项目中的应用是比较广泛的,一般应用于项目的整体设计、前期设计以及抗震设计等各个分部阶段,通常都可以发挥一定的效益。
3.1植入概念性设计理念
概念设计应用于没有具体数值量化的情况,概念设计能够处理的实际建筑工程结构设计问题也是非常广泛的,我们所期望的是能够通过概念设计,使房屋建筑工程结构能够在遭遇各种不同外部荷载作用下不会受到严重破坏或能够将破坏程度降到最低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如地震灾害,因为它的不确定性,在设计过程中需要以概念设计作为重点指导思想,充分采取一些有助于提高建筑整体结构抗震能力的措施,达到优化结构设计的目的。
3.2合理选择结构方案
建筑结构设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用,选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。这就涉及到在结构优化设计中需要植入概念性设计理念的重要性。
3.3合理的结构布置
结构体系确定后,应当密切结合建筑设计进行结构布置,使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。建筑结构的总体布置,是指其对平面、立面和体型等的选择,除应考虑到建筑使用功能、建筑美学要求外,在结构上应满足强度、刚度和稳定性要求。地震区的建筑,在结构设计时,还应保证建筑物具有良好的抗震性能。设计要达到先进合理,首先取决于清晰合理的概念,而不是仅依靠力学分析来解决。确定结构布置方案的过程就是一个结构概念设计的过程。同一建筑物结构布置的不同,从而结构整体计算的结果也有所差异。例如:住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥,过多的墙柱还会导致较大的地震作用并影响房间的使用,可考虑采用大开间结构体系,既节约造价,又大大提高了建筑物的适用性。
3.4设计参数优化
设计参数在确保建筑结构安全的同时也直接影响着含钢量的变化,因此必须弄清楚每个参数的内涵,正确地选用,确保建筑物的经济、合理性。例如,周期折减系数直接影响到主体构件的配筋,如果盲目折减,势必造成结构刚度过大,吸收的地震力也增大,最后导致墙柱配筋增大。周期折减系数应根据填充墙实际分布情况慎重选择。
3.4优化地基基础的结构设计
地基和基础设计是结构设计中的一个重要环节,不仅要求安全性、合理性,也要求经济性。进行建筑地基与基础设计时应综合考虑多方面因素,同时地基基础又是一个隐蔽工程,对建筑物的安全性有着不可估量的影响。结构设计人员应充分分析地质勘察资料选用合适的持力层,结合上部结构的类型,采用合理的基础形式,严格按照《地基基础设计规范》进行计算,在节约造价成本的同时确保地基基础的设计质量。
3.5优化房屋结构细部设计
房屋细部构造决定着房屋整体结构的质量与稳定性,在房屋细部结构设计中引入建筑结构设计优化理念,使房屋细部构造设计得到不断优化,以降低房屋细部结构出现裂缝等情况的发生几率,全面提升房屋细部结构设计的安全性、经济性,切实保障整个房屋结构的质量。
3.6整体优化与局部优化有机统一
一个建设项目牵扯到的内容要素非常复杂,要加强整体的层次性以及复杂性的研究分类。整体上要考虑到建设项目的自身特性、使用需求、场地情况等,先进行整体框架的设计,再进行子系统的梳理分析与设计,如材料的选择、结构选型、比例的配置等方面。这些内容还会分出许多的子系统来,要进行逐步梳理,逐步进行归类设计,注意各系统、子系统间的纵向、横向间的联系与配合,体现整体性,达到整体上与分支系统上的全面优化。
结束语
房屋建筑结构的优化设计不但需要确保建筑结构的安全性和耐久性,还需要有效地控制建筑结构的投资成本、有效提升建筑结构的可靠性及合理性,所以在不影响经济效益的前提下,打造出符合人们需求的建筑工程,必须要注重建筑结构设计的技术优化。设计人员首先要明确技术优化的作用及理念,通过前期设计优化、结构计算设计优化、地基与基础设计优化、整体优化与局部优化相结合等优化方式,实现房屋建筑结构设计的整体优化。
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论文作者:彭耀
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/5
标签:结构论文; 结构设计论文; 优化设计论文; 建筑结构论文; 荷载论文; 建筑论文; 房屋论文; 《防护工程》2018年第5期论文;