浅议结构优化在房屋结构设计中应用.docVIP

浅议结构优化在房屋结构设计中应用【摘要】建筑结构的造价在建筑工程中占有较大的比例,在建筑结构设计的过程中是利用各种先进的科学技术对其进行综合性工作的前提，是提高经济效益的主要手段和保证因素。建筑设计部门和设计人员在建筑设计的过程中应严格遵守“经济、适用、合理”的设计原则,通过先进技术的吸取和当前实际情况的相互结合来进行设计过程中的完美和质量保障，选择合理的建筑结构设计方案,是建筑结构设计过程中的主要质量保证前提和实现施工效果良好发展的基础。 【关键词】结构设计；建筑结构；优化技术 随着当前科学技术的不断提高，在各个领域中的设计概念也在不断的变化之中，在建筑设计的过程中，结构设计已经不再局限于传统的设计过程，是采用先进的思想和手段通过结合当前社会发展中的各种先进理论和技术指导进行综合设计和处理的过程。在当前房屋结构设计的过程中，结构优化是保证其设计质量的关键，是减少设计中各种问题和质量通病的保证性因素。在房屋设计的过程中，通过优化结构设计来实现房屋基础设计和屋盖方案设计的优化性能，更是实现经济性能与社会性能提高的过程。 1 建筑结构设计优化方法的应用及实践价值 1.1 结构设计优化方法的应用 结构设计优化方法和技术的应用一般都体现在房屋工程结构设计的总体优化设计方案，是通过对房屋设计过程中各种问题与设计方案进行分析与思考的过程。具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程设计的过程中包含了房屋基础结构的设计优化方法，屋盖设计优化方案以及周围各种就此胡结构方案的优化设计措施，其设计的过程中是一个严格计算的过程。对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容,并应在满足设计规范和使用要求的前提下,结合具体工程的实际情况,围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。 1.2 结构设计优化方法的实践价值 在满足建筑结构长远效益的前提下,在建筑结构设计的过程中要通过对长远利益的分析与探索来实现投资过程中的各种投资成本与建筑建构合理化可靠性能的设计方案和设计过程。与传统设计相比,采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%～30%。优化技术的实现能够在结构设计的过程中合理的利用各种课循环利用的材料，降低设计过程中对环境要求和对各种能源消耗的因素,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,并具有建筑规范所规定的安全度。同时,它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策,优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。 2 民用建筑结构设计与经济性的关系 2.1 结构设计与用地的关系多层或高层住宅建筑中,总建筑面积是各层建筑面积的总和,层数越多,单位建筑面积所分摊的房屋占地面积就越少。但随着建筑层数的增加,房屋的总高度也增加,房屋之间的间距也必须增大。因此,用地的节约量并不随建筑层数的增加而按同一比例递增。 2.2 结构设计与造价的关系建筑层数对单位建筑面积造价有直接影响,但影响程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分,不管层数多少,都共用一个屋盖,并不因层数增加而使屋盖的投资增加。因此,屋盖部分的单位面积造价随层数增加而明显下降。基础部分,各层共用基础,随着层数增加,基础结构的荷载加大,必须加大基础的承载力,虽然基础部分的单位面积造价随层数增加而有所降低,但不如屋盖那样显著。承重结构,如墙、柱、梁等,随层数增加而要增强承载能力和抗震能力,这些分部结构的单位建筑造价将有所提高。 2.3 高层住宅结构设计与经济性的关系住宅的层高直接影响住宅的造价,因为层高增加,墙体面积和柱体积增加,并增加结构的自重,会增加基础和柱的承载力,并使水卫和电气的管线加长。降低层高,可节省材料、节约能源,有利于抗震,节省造价。同时,除降低层高可以减少住宅建筑总高度,缩小建筑之间的日照距离,所以降低层高能也取得节约用地的效果。 在相同建筑面积时,住宅建筑平面形状不同,住宅的外墙周长系数也不相同。显然平面形状越接近方形或圆形,外墙周长系数越小,外墙砌体、基础、内外表面装修等也随之减少,并且受力性能好,造价会降低。考虑到住宅的使用功能和方便性,通常单体住宅建筑的平面形状多为矩形。 3 结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用 3.1 直觉优化(概念设计优化)技术与建筑结构设计对于同一建筑方案,可以有许多不同的结构布置设计;确定了结构布置的建筑物,即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的:建筑物细部的处理更是不尽相同,这些问题是计算机无法完全解决的,都需要设计人员自己作出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下,根据工程实践经验进行,这便是前面所说的概念设计。因此,概念设计存在于设计师对多种备