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        建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

        2015-10-21 17:19:53楊磊
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        楊磊

        【摘要】隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展,建筑理念逐漸發(fā)生演變,在追求使用價值的同時,也十分關(guān)注建筑的藝術(shù)美感與特色。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,主要關(guān)注幾個方面的問題,即建筑結(jié)構(gòu)的安全性能、施工的可行性和便利性、經(jīng)濟(jì)方面的適用性、功能上的實用價值、整體的美觀性等。本文主要對房屋建筑設(shè)計中相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計方式進(jìn)行了探討,同時,詳細(xì)介紹了具體的步驟,闡述了實踐性。

        【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化方法 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計 應(yīng)用

        隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步,建筑行業(yè)的競爭日益激烈,給建筑企業(yè)以沉重的壓力。為了能夠在行業(yè)中立足,給使用者提供功能好、安全性高、結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計美觀的房屋建筑,建筑企業(yè)要注重結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技巧。在整個房屋建筑進(jìn)行中,比較關(guān)鍵的部分為結(jié)構(gòu)設(shè)計,也是投入較大的領(lǐng)域,所占比重較較高,因此,要不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計,為房屋質(zhì)量提供保障,同時,還能夠減少項目所占用的資金,提高企業(yè)預(yù)期收益。

        1 實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)方式優(yōu)化的理論基礎(chǔ)

        1.1 在對建筑的進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計的時候,既要考慮結(jié)構(gòu)本身的安全性和穩(wěn)靠性,也就是建筑本身的使用功能,還要充分認(rèn)識到建筑所帶來的觀賞性和美感,要彰顯一定的藝術(shù)性,這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)優(yōu)化的重要體現(xiàn)。鑒于對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式的理論分析,其主要體現(xiàn)在對房屋建筑的總體優(yōu)化以及分層結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化兩個方面。

        1.2 對于建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計思路,要縮小質(zhì)量和剛度中心在關(guān)聯(lián)性方面的差異,實現(xiàn)整個結(jié)構(gòu)在平面上的規(guī)范性和規(guī)則性,同時保證對稱性,但是所有的設(shè)計觀點(diǎn)和思路要服務(wù)設(shè)計者的設(shè)想,以其思路為基本前提。在充分實現(xiàn)建筑本身性能的基礎(chǔ)上,必須保證垂直同方向承重結(jié)構(gòu)的上下通暢,同時,為了使建筑結(jié)構(gòu)上的難度實現(xiàn)降低,要避免或者盡可能降低換層結(jié)構(gòu)的使用頻率。垂直方向要符合剛度需求,保證其變化既簡單又有藝術(shù)感,否則如果出現(xiàn)突變,會降低結(jié)構(gòu)承重能力和水平方向的載荷。

        2 對房屋建筑進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化的必然性

        2.1 根據(jù)當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢,高層或者超高層成為未來發(fā)展的方向,因此,使得對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)注更加增強(qiáng),希望在節(jié)省投入的同時,保證結(jié)構(gòu)合理。一旦使用者提出對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的要求,設(shè)計者就要在保證功能和品質(zhì)的前提下,對設(shè)計計劃和方案進(jìn)行全面、系統(tǒng)綜合的分析,在總體上要掌握先進(jìn)的設(shè)計思路,運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計技術(shù),實現(xiàn)造價的合理性和可控性。

        2.2只有具備先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念,融合先進(jìn)的技術(shù),才能保證企業(yè)預(yù)期收益的獲得,也就是說,只有具備先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,才能為企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益的獲得提供堅實的保證。

        3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式在建筑領(lǐng)域的現(xiàn)實價值

        3.1 建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化對于房屋建筑設(shè)計價值重大,既能實現(xiàn)建筑本身的實用價值和美觀性,又能最大程度上控制工程的合理造價。任何企業(yè)都希望運(yùn)用較少的投入,換取最大的經(jīng)濟(jì)效益,同時還要再根本上保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性,因此,就使得建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作至關(guān)重要。

        3.2 為了更加突出現(xiàn)實意義,需要與傳統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行比較。突破傳統(tǒng)設(shè)計的束縛,對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行不斷優(yōu)化,能夠在整體上降低造價成本,保證結(jié)構(gòu)設(shè)計中每個層次都實現(xiàn)科學(xué)性和均衡性,同時實現(xiàn)物料和設(shè)備的最高效的使用價值,也就是在安全性的同時,達(dá)到結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)實性。

        4 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式在房屋建筑應(yīng)用上的具體流程

        4.1 建立優(yōu)質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)模型

        4.1.1 保證設(shè)計變量的可行性

        在對變量進(jìn)行選擇的時候,要將對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的主要參數(shù)設(shè)置為變量。例如,對相關(guān)的目標(biāo)、建筑約束控制參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的把控,而對于影響效力不明顯、變化范圍較小的參數(shù)可以采用預(yù)定參數(shù)的形式進(jìn)行表示,這樣就可以減少設(shè)計和核算的數(shù)量,壓縮編程數(shù)量,實現(xiàn)工作效率的提升。

        4.1.2 對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行設(shè)定

        為了達(dá)到對結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化,要選擇達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋截面積和概率函數(shù),目的是實現(xiàn)對整體造價的降低。

        4.1.3 對約束條件進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)定

        在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時候,結(jié)構(gòu)整體的可靠性至關(guān)重要,因此,要注重對相關(guān)約束條件的設(shè)置和確定。約束條件主要是裂縫寬度上的約束標(biāo)準(zhǔn)、對建筑物強(qiáng)度的限制、尺寸的約束以及相關(guān)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的約束條件。在具體操作過程中,要注重對目標(biāo)約束與實際約束的對比,保證每個約束條件都符合工程實際要求,保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)化。

        4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的確立

        在可靠性的限制性下,約束條件通常會很多,尤其是遇到非線性的問題。因此,在進(jìn)行核算的過程中,要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換,由約束轉(zhuǎn)換為無約束。

        4.3 對應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)計

        在可靠性基礎(chǔ)上進(jìn)行的基本模型,在設(shè)計過程中運(yùn)用了一定的計算方式,為了更好地發(fā)揮效果,要形成一個具有高速運(yùn)行的、功能全面、極具科學(xué)性的應(yīng)用程序,保證最佳、高效的運(yùn)行效率。

        4.4 對結(jié)果進(jìn)行全面的分析

        在獲取運(yùn)行結(jié)果之后,要進(jìn)行全面的分析和探討,形成最佳設(shè)計方案。在具體操作的時候,務(wù)必保證全面性、多角度,這是十分關(guān)鍵的一步。只有確定一個優(yōu)化的設(shè)計方案,才能實現(xiàn)建筑物的安全和美觀,保證實用性,優(yōu)化工程造價。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時候,要在重視經(jīng)濟(jì)性的同時,保證建筑技術(shù)本身的需要,同時,也不能過度強(qiáng)調(diào)技術(shù),而忽視經(jīng)濟(jì)性,因此,要進(jìn)行綜合性的考慮,實現(xiàn)二者的優(yōu)化組合,以實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

        5 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式在房屋建筑范圍內(nèi)的應(yīng)用

        5.1 對房屋建筑進(jìn)行局部和整體的優(yōu)化

        建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的層次性和復(fù)雜性。在層次上進(jìn)行的分析,主要是針對建筑的整體、結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)、安裝系統(tǒng)進(jìn)行的分析,而各自又包含一定的單獨(dú)系統(tǒng)。在具體應(yīng)用中,在保證單獨(dú)系統(tǒng)優(yōu)化的同時,還要實現(xiàn)橫向關(guān)聯(lián);針對復(fù)雜性,主要是針對建筑物料等,因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化要體現(xiàn)整體性和全面性。

        5.2 對建筑的壽命和階段性的特征進(jìn)行優(yōu)化

        在工程使用周期內(nèi),要保證各個階段方案的優(yōu)化性。設(shè)計者在全面考量各階段特點(diǎn)的前提下,對實際結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,使得整體建筑的使用周期實現(xiàn)科學(xué)性。

        5.3 對建筑主體的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

        針對房屋建筑的上部結(jié)構(gòu),建立系統(tǒng)優(yōu)化模型。合理設(shè)置剪刀墻,減少外力對其的損傷。如果條件允許,可采用大開間的構(gòu)造,減少墻肢的數(shù)量和混凝土的使用。同時,剪刀墻的運(yùn)用,能夠較深鋼筋的使用量,降低成本。

        5.4 保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化與建筑優(yōu)化的配合

        結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化需要與建筑整體的優(yōu)化相協(xié)調(diào),這樣可以保證建筑物本身的美觀效果。對于建筑,要實現(xiàn)簡潔的同時,保證墻體位置準(zhǔn)確,實現(xiàn)高度和截面的通透。在進(jìn)行設(shè)計的時候,要選擇強(qiáng)度較高的材料,實現(xiàn)承重作用,自重的降低,也就是實現(xiàn)重心、剛心和質(zhì)心的準(zhǔn)確交疊。

        結(jié)束語:

        綜上,通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑物本身功能的實現(xiàn),又能合理控制成本支出。因此,對于房屋建筑設(shè)計者,要提高自身素質(zhì),提升專業(yè)水平,不斷進(jìn)行創(chuàng)新,為使用者提供更加安全、可靠的建筑物。

        參考文獻(xiàn):

        [1]周漢杰. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 中華民居(下旬刊),2014,01:117.

        [2]佟月強(qiáng),郝明. 試論結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 科技與企業(yè),2012,08:252.

        [3]徐金苗. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 江西建材,2014,18:37.

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