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建筑結構設計優(yōu)化方法論文
摘要:當前，隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展，房屋建筑的數量在不斷增多，如何提高房屋建筑的美觀(guān)性及經(jīng)濟性，成了當前房屋建筑工程建設的重要問(wèn)題。要提升房屋建筑的美觀(guān)性，降低建設成本，就需要優(yōu)化建筑機構設計，將建筑結構設計優(yōu)化方法應用到房屋結構設計當中。下面，筆者將對房屋結構優(yōu)化設計的重要性進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞:房屋建筑；結構設計；優(yōu)化方法；應用
隨著(zhù)我國人民的住房水平不斷提高，人們對房屋建筑的要求也越來(lái)越高。人們開(kāi)始重視房屋建筑的美觀(guān)性與經(jīng)濟性及舒適度。目前房屋建筑施工過(guò)程中，因施工的機械化，結構構件的工廠(chǎng)預制、加工所占比重較小，大部分施工工序及構件均需現場(chǎng)施工，這樣就使得施工周期及施工難度大大提高。因此在房屋建筑結構設計階段時(shí)，可以采用結構設計優(yōu)化方法，提升建筑工程施工的便利性，同時(shí)優(yōu)化設計結構，增加建筑的穩定性與經(jīng)濟性。所以建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的作用不可忽視。
1建筑結構設計優(yōu)化方法的重要性
1．1符合可持續發(fā)展觀(guān)當前，我國正提倡可持續發(fā)展觀(guān)，要促進(jìn)建筑行業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展，以及促進(jìn)房屋建筑的可持續發(fā)展就需要采用可長(cháng)遠利用的房屋結構，以便于房屋建筑結構可以根據后續的需求進(jìn)行相應的改動(dòng)，從而降低房屋建筑的短期投資［1］。在我國的房屋建筑造價(jià)的統計中指出，采用建筑結構設計優(yōu)化方法，可以降低房屋建筑工程造價(jià)的7%以上。通過(guò)建筑結構設計優(yōu)化，可以提升房屋結構的利用率及經(jīng)濟效益。因此，建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中具有重要的作用。
1．2符合建筑行業(yè)發(fā)展的需求從我國目前的房屋建筑工程發(fā)展情況來(lái)看，建筑的體量將會(huì )不斷上升。因此，需要思考如何降低房屋建筑的成本，同時(shí)保證房屋建筑后續的利用，滿(mǎn)足房屋建筑后續的使用需求。使用建筑結構設計優(yōu)化方法，可以更好的發(fā)揮建筑材料的性能，使建筑結構更具合理性，安全性得到了提高［2］。并且，房屋建筑在優(yōu)化設計之后，可以在一定程度上節省材料，減少成本投入，提高房屋建筑的經(jīng)濟效益，符合建筑發(fā)展現狀。在采用建筑結構設計優(yōu)化方法時(shí)，可以使各房屋單位的布局得到優(yōu)化，提升房屋的安全適用性以及美觀(guān)性，符合房屋建筑工程的需求。
2建筑結構設計優(yōu)化方法的應用
2．1對建筑結構整體與局部的優(yōu)化在房屋建筑結構的優(yōu)化設計中，包含著(zhù)復雜性與層次性這兩個(gè)特點(diǎn)。從建筑結構設計的復雜性來(lái)說(shuō)，設計的內容包括建筑材料的選擇以及建筑結構類(lèi)型的選擇等。從建筑結構設計的層次性來(lái)說(shuō)，建筑結構設計優(yōu)化的內容包括建筑整體的設計，建筑局部的結構設計，建筑的設備、電氣設計及安裝體系等。在這些體系下，還有許多子體系，通過(guò)子體系的聯(lián)結，可以形成一個(gè)大的結構體系［3］。通過(guò)整體結構設計與局部結構設計的共同優(yōu)化，可以在很大程度上提升房屋建筑的安全性、合理性，降低工程建設的成本。在建筑結構設計優(yōu)化的過(guò)程中，需要考慮到建筑整體平面與建筑結構的協(xié)調，通過(guò)對建筑整體平面與建筑結構的協(xié)調設計，可以在很大程度上提升建筑的美觀(guān)性。保證建筑結構整體上的協(xié)調優(yōu)化，需要堅持簡(jiǎn)潔原則，盡量避免墻柱錯位的情況發(fā)生。建筑的截面面積需要與建筑的高度相協(xié)調，保證兩者的比例處于最佳的范圍。在建筑電梯或樓梯的結構優(yōu)化時(shí)，需要盡量降低其自重，選擇承重能力強的材料，保證電梯或樓梯的穩固性。建筑在整體結構設計優(yōu)化中，需要采用簡(jiǎn)潔的幾何結構，在保證建筑穩定性的同時(shí)，也提高了建筑的美觀(guān)性。整體結構可以通過(guò)選擇合理的結構方案，實(shí)現整體結構的優(yōu)化提升。建筑的局部結構使的優(yōu)化提升可以逐漸累積，實(shí)現對建筑整體的優(yōu)化提升。設計人員在優(yōu)化設計的過(guò)程中，可以選擇最優(yōu)的局部結構設計方案，每一個(gè)局部結構設計的優(yōu)化可以帶動(dòng)建筑整體結構設計的優(yōu)化。
2．2對建筑上部結構的優(yōu)化設計在建筑的上部結構采用的結構類(lèi)型多種多樣，常見(jiàn)的有磚混結構、剪力墻結構、框架結構、鋼結構等等。對建筑上部結構的設計優(yōu)化，需要根據結構類(lèi)型的不同，采取不同的優(yōu)化措施。
(1)磚混結構的優(yōu)化措施:在方案設計階段，對于磚混結構，承重墻上不宜采用較大洞口、錯洞等不利情況。另外洞口兩側的墻垛長(cháng)度、構造柱的設置及相關(guān)構造措施均應滿(mǎn)足現行規范要求。建筑的層數及層高不宜突破規范的相關(guān)要求。且不宜采用混合承重的結構體系，避免出現傳力不明確、結構計算不清晰的情況。
(2)剪力墻結構的優(yōu)化措施:在剪力墻的結構方案布置過(guò)程中，宜使結構的重心與建筑平面的形心重合，從而避免結構剛度在平面上分布不均勻。剪力墻墻體宜和建筑隔墻重合，在保證結構計算的安全性的前提下，提高建筑空間的利用率及使用的舒適度。另外避免墻體長(cháng)度過(guò)長(cháng)或過(guò)短保證墻體的穩定性，并且可以減少墻肢的數量，降低施工難度，節約混凝土、鋼筋、模板等材料［5］。剪力墻宜從下至上連續設置，避免剪力墻懸空、重疊、錯位等不利情況。在剪力墻結構的上部構造配筋的墻體可以考慮減小墻體的厚度從而降低剪力墻的配筋率，提高結構的經(jīng)濟型。(3)框架結構的優(yōu)化措施:在框架結構的結構方案布置過(guò)程中，宜和結構計算結合起來(lái)，確定柱網(wǎng)、柱距，合理的柱網(wǎng)及柱距可以使結構的安全性和經(jīng)濟型得到保障;整體平面布局上宜降低建筑中部的剛度(即減小梁、柱截面)，增大建筑兩側剛度(即增大梁、柱截面)，可避免扭轉過(guò)大，增強結構的整體抗震性能;框架梁、柱的截面不宜過(guò)大或過(guò)小，否則會(huì )造成材料的浪費，截面過(guò)大不但會(huì )影響觀(guān)感，在特殊位置也會(huì )影響到空間的使用性;梁、柱中線(xiàn)盡量重合，若梁柱中線(xiàn)距離過(guò)大，可考慮梁加腋減少偏心。角柱宜適當增大截面，且樓梯間四角宜設置框柱，增強結構的抗倒塌能力。
(4)鋼筋混凝土樓板的優(yōu)化措施:宜區分雙向板、單向板及跨度確定樓板的厚度。樓板過(guò)厚容易增加結構自重，造成梁、柱內力過(guò)大，導致梁、柱截面及配筋增大，同時(shí)，樓板太薄影響使用者的舒適度感受，所以確定合適的板厚不僅能降低造價(jià)，也可保證使用的舒適度。對于開(kāi)間較大的樓板可采用新空心樓蓋技術(shù)進(jìn)行設計，經(jīng)濟效益較為顯著(zhù)。
2．3建筑結構建材的優(yōu)化設計根據工程造價(jià)統計，采用高強度的建材對工程造價(jià)的降低是有顯著(zhù)作用的。采用高強度的材料，可以降低結構構件的截面，給結構專(zhuān)業(yè)足夠的設計空間。另外成品預制構件在工程中占的比重越大，施工的便捷性和經(jīng)濟型也得以保證。
2．4基礎設計優(yōu)化在建筑結構設計過(guò)程中，基礎作為建筑結構中的重要結構單元，對其進(jìn)結構設計優(yōu)化是必要的。在建筑的基礎結構中，常見(jiàn)的基礎有獨立基礎，條形基礎，筏板基礎，樁基礎等等�；A結構設計優(yōu)化，在滿(mǎn)足相應的設計、施工標準時(shí)，根據不同的結構類(lèi)型及不同的地質(zhì)條件的前提下合理選用基礎的類(lèi)型，不僅能保證建筑結構的安全性之外，還能大大縮短施工難度及施工周期，從而降低工程成本的投入。
3結語(yǔ)
建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用，符合可持續發(fā)展觀(guān)以及建筑行業(yè)的發(fā)展需求，可以提高房屋建筑的安全性與美觀(guān)性，發(fā)揮建筑材料的最優(yōu)性能，同時(shí)還能降低房屋建筑工程的成本，提高房屋建筑的經(jīng)濟效益。對建筑結構設計的優(yōu)化，牽涉到了建筑的整體優(yōu)化與局部?jì)?yōu)化，是一個(gè)系統性的設計優(yōu)化工程，因此，對于建筑結構設計優(yōu)化方法是必要的，并且還需要進(jìn)行深入的研究。
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