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摘要:随着整个世界的经济快速发展,人们对生活质量水平的要求也逐步提高,越来越多的人们开始学会关注房屋结构的设计问题,这就需要我们设计人员在建筑构建物的结构设计中进行设计优化。而且,房屋结构的构建所花的费用在整个工程建设中占有很大的比重,设计优化对建筑物来说,从成本上就可以节约很大的一部分开销。因此,房屋结构设计中的建筑结构设计优化引起了有关建筑部门的高度重视。
然而,对一个建筑结构的优化,需要从多个方面的问题切入考虑,例如工程的预计投入,是否能在结构安全的基础上满足使用者对于房屋的需求;例如结构的布置利用性,是否满足空间及使用的合理性及利用率,这就需要设计人员合理地对建筑、结构进行精心设计并优化。本文对开展建筑结构设计优化的重要意义进行了分析,对结构设计中的建筑结构设计优化方案进行了探讨,以此提升房屋结构设计的质量。
关键词:建筑结构设计;优化
近些年,随着社会经济的不断发展,建筑行业也实现了同步发展,尽管国家建设永不停步,建筑行业仍然面临着巨大的竞争压力。建筑企业若想在激烈的市场竞争中立于不败之地,为自身创造更多的经济效益,除了必须确保所设计的房屋建筑结构的稳固性及安全性外,还必须从构建物的美观、经济问题上入手,才可以赢得人们的认可。而建筑结构设计是房屋结构设计中的一个重要环节,一个完善的建筑结构设计方案除了可以使房屋建筑的整体质量实现显著的提升外,还可以有效的降低成本的投入。因此,对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方案进行探讨具有重要的现实意义。
1在房屋结构设计中开展建筑结构设计的重要意义
众所周知,优质的设计方案不仅可以有效的提升房屋的实际使用价值,还可以显著的提升房屋的经济价值及美学价值,最大限度地减少建筑原材料的浪费,对周围环境起到有效的保护作用,并且新建构筑物能合理地融入周围环境,为用户营造一个温馨、和谐的生活环境,或者成为一个不显突兀的地标性建筑。现代化的房屋建筑非常注重综合效益及整体效益,如何通过建筑结构设计来降低材料浪费及成本,在保证建筑稳固性、美观性及耐久性的前提下,使各类型、各层次用户的功能要求得到有效的满足,这已成为建筑企业高度关注的一个话题。现代化的建筑结构设计方案不同于传统的建筑结构设计方案,其可以有效的减少房屋建造成本投入,实现对材料的充分使用,使平面设计与布局方式对其结构安全性的支持变得更加完善并获得有效的提升。同时,通过设计与重组房屋结构内的各个组成部分及单元,可以实现房屋结构内部不同组成部分之间的紧密衔接,发挥出共同的联系作用。因此,对于现代化的建筑企业而言,在房屋结构设计中开展建筑结构优化设计具有至关重要的意义。
2房屋结构设计中的建筑结构设计优化方案
2.1房屋结构模型的设计
房屋结构模型的模拟设计主要包括如下三方面:
第一,变量的选取。在优化建筑结构设计的过程中,应将一切可能对设计方案造成影响的数值当作设计变量,例如限制参数、项目目标控制参数等。应尽量将变化幅度较小或影响因素较少的参数当作变量,这样可以有效的降低房屋建筑结构设计、编程及测算等方面工作的困难程度,有利于设计人员尽快找寻到符合设计目标及要求的相关数据。
第二,目标函数的设定。在优化建筑结构的过程中,设计人员应从众多的指标及函数中挑选出能够符合房屋横截面积和钢筋尺寸要求的一组函数指标,同时还应认真地分析不同组别的函数特性,在设计中尽量减小质量中心和刚度中心的差异,保证建筑在水平荷载的作用下不产生较大的扭转效应。建筑平面结构尽量采用对称和规则方式,在满足建筑相应的功能条件下,使竖向承重构件保持上下贯通。为了保证结构的简洁性和设计的简单性,尽量减少转换层的使用。竖向刚度采取渐变的方式,避免水平荷载作用产生应力集中,产生刚度突变。尽可能地把模型参数控制在可控范围内,避免出现因超限而需对实际施工进行放大系数调整的情况。以上述各种方式最大限度地减少工程成本投入。
第三,约束条件的设定。考虑到房屋建筑对结构的稳固性及耐久性要求比较高,因此,在优化房屋建筑结构设计时,设计人员必须综合分析房屋整体结构的稳固性及刚性、变形限制、构件的可塑性、规格系数、结构的局部受力限制以及整体结构的体系规格指标等方面。在实际优化设计过程中,还必须根据房屋建筑的实际状况,对约束条件及目标进行综合分析和对比,以得到最优化的建筑结构设计方案。
2.2最优程序和统计分析的选取
在以上模拟设计工作完成后,设计人员应结合具体条件,挑选出最恰当的测算办法,采取最佳的设计程序;同时,必须保证所采用的设计程序的运行效率、功能及用途等均为达到最优化。最后,应对以上分析的结论实施统计与研讨,综合对比、仔细衡量,从多个角度对问题进行思考。同时,必须对经济利益、施工材料成本、人事利益和不同施工技术之间的关联加以综合考虑,除了必须最大限度地减少成本投入外,还必须注重对技术的创新,换言之,优化考虑内容不仅追求经济效益,同时也包括技术创新这方面。
2.3优化基础结构设计
房屋建筑的基础结构会对房屋结构的整体稳固性及功能产生巨大的影响,因此,非常有必要将建筑结构设计优化方法应用于房屋基础结构设计之中,这样方能实现全方位地把控房屋基础结构设计的各个方面,如桩基类型设计、地基地质设计、基础构造设计等,更好地了解桩身的直径和长度,合理地设定桩基项目的形式,更好地设计施工技术、基础结构与成本投入的平衡点,实现对基础结构设计方案的优化。同时,通过优化基础结构设计,还可以使房屋整体结构的稳固性及强度实现全面的提升。
2.4优化节能结构设计
在优化节能结构设计的过程中,必须始终贯彻绿色建筑理念,积极采用设计学中的各种办法。具体如下:首先,为了保证房屋采光性良好,必须根据当地城市规划的要求及现实情况,再针对房屋工程现场的气候环境及地理位置,恰当地选取房屋建筑的朝向,如此一来,不仅可以满足房屋的采光要求,还可以有效的提升房屋的通风性能。其次,在优化建筑结构设计时,应控制好房屋与寒风之间的角度。
3结语
总之,房屋建筑结构设计是一个非常复杂的工作,而其设计原则不外乎舒适性、安全性、美观性、耐久性及实用性等,设计人员在开展房屋建筑结构设计工作时,应对已有的资源加以充分利用,再根据其设计原则,科学地优化建筑结构设计,这样方能有效的提升建筑企业的经济效益及社会效益,保障建筑企业的可持续发展。
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