前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的房屋結構設計主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
1. 結構設計優化概述
1.1意義
相較傳統結構設計而言,結構設計優化能夠大幅降低房屋建筑的工程造價,降低幅度甚至高達25%;結構設計優化能夠充分發揮材料的性能,使房屋結構各組成單元實現有機協調;結構設計優化能夠為建筑整體性方案設計提供科學的決策。總而言之,結構設計優化的有效應用,能使房屋結構設計更加適用,更加安全,更加經濟,更加美觀,更加便于施工。
1.2原則
結構設計優化的意義在于充分發揮材料性能,實現各構件以及各設計專業的最佳配合。它不僅具備了傳統設計方案所要求的安全性,也充分體現了如今社會所提出的價值學及審美學特點。結構設計優化是一個不斷提高結構設計水平的過程。結構設計優化過程中,不應該降低對結構安全度及抗震性能的要求,而是使房屋建筑物在整體上更為協調,不僅實現成本方面的降低,還要實現安全方面的提高。
1.3要點
1.3.1遵循結構設計規范
結構設計優化給設計人員提出了較高的要求,既要求他們經驗豐富,又要求他們熟悉并遵循相關的結構設計規范。規范由于面向大眾工程,因而,在某些規定上會較為保守。另外,對于某些復雜結構設計而言,有些規定并不安全。因此,在具體操作過程中,設計人員要予以判斷、把握和優化,從而促進結構設計質量的進一步提高。
1.3.2加強各專業之間的協作
結構設計優化是一個復雜而系統的工作,需要多專業密切協作。在房屋建筑建設過程中,建筑設計和結構設計是兩個最為關鍵的環節,二者有機結合,一方面能夠提高外觀效果,另一方面能夠降低工程造價。在某些建筑設計中,設計人員為了突出方案的新奇效果,至建筑基本力學規律于不顧,給后續的結構設計造成了諸多困難。所以,只有加強各專業之間的協作,才能實現結構設計的合理化。
2.房屋結構進行優化設計的措施
對房屋結構進行優化設計,其目的在于合理降低工程造價的成本費用,同時為房屋的落成后的總體經濟效益提供基礎條件,結合實踐設計經驗,筆者提出了以下三點優化措施。
2.1 選擇節能指標較高的結構類型
選擇不同的房屋結構形式,也就相當于選擇了不同工程造價的建設模式,最為常見的結構設計模式有如下三種:1)剪力墻結構,該種結構形式一般適用于高層建筑,是混凝土結構技術規程的進一步延伸。相較短肢剪力墻而言,該種結構形式擁有更高的抗震級別,另外,在構造鋼筋使用數量方面也較少;2)框架結構。不僅具有大開間的特點,而且具有布局靈活的優勢,還具有造價成本較低的優點,其缺點是抗震能力不強,由于柱截面較大,容易形成的柱角等凸出,給家具布置帶來了諸多不便;3)框架一剪力墻結構。該種結構是指將一定數量的剪力墻有機地融入到框架結構中。該種結構合理大方,具有較強的適用能力,可以承受各種不同的變形壓力,經實踐證明是一種抗側力較好的結構。
上述三種結構模式各具優缺點,所以,在選擇結構模式的過程中,不可以片面地認為所謂科學合理的方案指的是造價最低的方案,除此之外,應根據房屋業主的具體需求,還有建設單位的投資水平以及施工能力等各方面條件對結構類型的選用展開綜合分析,追求將投資與收益之間的最佳平衡,換而言之,以工程客觀條件為依據,選擇最為合適的結構模式。
2.2 結構設計信息優化技術
對房屋建筑結構進行設計的過程中,將會受到多種設計變量條件的影響,所以,采用單一的方法對結構優化進行優化,是很難做到的。考慮到房屋結構設計本身所具有的復雜性,需要研發一種既簡單又實用的參數定義優化軟件,從而減輕設計者進行結構優化時的工作壓力,以實現精力及時間的節省。目前,房屋結構優化領域較為常用的系統是TBCAD系統。該種系統是針對結構方案設計、建模、 分析以及評估等步驟為一體的成本控制軟件系統。該種系統能夠對結構方案設計進行一定的指導,幫助方案在實現人力、物力以及財力等各項資源的最優配置。系統的信息通常被分成兩個時間段進行優化,第一個時間段是通過對材料的分配調整,利用最少的混凝土用量以達到側向剛度的最低要求,該時間段中,系統的目標函數是混凝土的使用量,而結構構件的斷面大小則被視作設計的變量。 第二個時間段將會對構件的強度進行優化,通過對構件結構的斷面大小以及鋼用量的適當調整,只需要相對較少的結構造價便可實現構件的強度要求。
2.3 各種功能結構的優化設計內容
結構抗震的經濟化設計,通常針對高層房屋建筑展開。在高層建筑結構總體造價中,水平荷載結構造價占了非常大的一個比例,所以,在抗震結構設計中,造價控制的關鍵之處在于抗側力結構的設計。值得注意的是,當建筑物層高增加之后,抗側力結構的造價也會隨之增加。所以,應該針對抗側力結構展開優化設計,從而確保造價方面的優勢。上文已經對常見結構形式進行了一定闡述,雖然每種結構形式都具備一定的抗震性能,但所達到的經濟效果卻存在很大的差異。所以,設計人員對房屋結構進行設計時,應該深入了解并掌握各種結構模式的抗震性能以及經濟指標,既要把握好房屋的體型,也要把握好房屋的結構體系,還要把握好房屋的剛度分布等,針對抗震的薄弱環節展開一系列的抗震構造改善措施,盡可能地降低抗震結構設計的實際成本。
3.結構設計優化理論在房屋結構設計中的合理性評估
房屋建筑工程的設計方案,從總體角度分析,包括各種各樣、種類繁多的結構設計和布置。當房屋結構被確定之后,即便載荷相同,也仍舊有諸多不同類型的分析方案可供選擇。另外,在具體的分析過程中,不管是設計載荷、材料,還是參數的取值都有可能發生一定的變化。房屋建筑工程在細部處理方面也存在很多差異。上述這些問題僅僅憑借計算機設計優化是難以有效解決的,需要人工輔助分析,對各項設計及相關數據取值進行合理性的評估,當然在評估過程中,應遵循結構優化設計的內在規律,更為穩妥的做法是結合工程設計施工經驗有目的、有步驟地實施判斷。由此可見,概念優化設計具有兩層含義,一是設計師從若干備選方案中擇取最優,二是對既定的方案進行修飾美化[7]。
4.結語
結構設計優化是一個復雜而系統的工程,需要相關人員通力合作,采用正確的結構設計優化方法,并應用到具體實踐中去,從而最大限度體現結構優化的價值,提高結構安全度和抗震性的同時,有效降低工程造價。
參考文獻:
[1] 隋國龍. 優化技術及在房屋結構設計中的應用[J].中國新技術新產品. 2011(03).
[2] 盧建勇. 如何搞好房屋建筑結構的優化設計[J].中國房地產業. 2011(03).
[3] 張文朝,孔露露. 房屋結構設計中結構設計優化技術的應用[J].中國城市經濟. 2011(14).
[4] 佟月強,郝明. 試論結構設計優化技術及在房屋結構設計中的應用[J].科技與企業. 2012(08).
【關鍵詞】結構設計;優化設計技術;應用
結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括:基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內容,并應在滿足設計規范和使用要求的前提下,結合具體工程的實際情況,圍繞其綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。
1.結構設計優化方法
建筑結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果,而建筑設計優化設計技術方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優美的要求又能使房屋結構安全、經濟、合理,成為實際意義上的"經濟適用"房。從建筑上分析結構設計優化方法,它主要體現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程結構總體的優化設計量方面。 進行結構設計時,應在滿足設計意圖后,盡量使平面布置規則,縮小剛度和質量中心的差異,這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。豎直方向上應避開使用轉換層,減少應力集中現象。
1.1結構優化設計模型
結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數,并建立函數模型,運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟如下:一是設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數,將所涉及的參數按照各自的重要性區分,將對變化影響不大的參數定為預定參數,通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。二、目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后,約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件,包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中,要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
1.2結構優化計算方案
結構設計優化設計多個變量、多個約束條件,屬于一個非線性的優化問題,設定計算方案時,常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。
2.結構設計優化技術的實踐應用
結構設計優化方法應用于實踐之中,是目前一個比較廣泛的課題,利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計,舊房改造,抗震設計等設計的各分部環節,發揮著巨大的效益。在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中,要注意下面的幾個問題。
2.1結構設計優化應注意前期參與
因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資,而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與,建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性,但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響,某些方案可能會增加結構設計的難度,并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期,結構優化設計就能參與進來,那么我們就能針對不同的建筑類別,選擇合理的結構形式,合理的設計方案,獲得一個良好的開端。
2.2概念設計結合細部結構設計優化
概念設計應用于沒有具體數值量化的情況,例如地震設防烈度,因為它的不確定性,計算式難免與現實有較大的差異,在進行設計的時候就要采用概念設計的方法,把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法,達到最佳的效果。
與宏觀把握相對應的,設計的過程同時要注意對于細部的結構設計優化,比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫,可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇,I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多,但是他們的極限抗拉力卻相差很大,所以在塑性滿足要求的情況下,現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設計的時候,外立面上的懸挑板及配筋,滿足基本的規范要求即可,達到既安全又經濟的目的。
2.3下部地基基礎結構設計優化
地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案,如果為樁基礎,那么要根據現場地質條件選擇樁基類型,盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大,應多進行比較以確定最合適的方案。
3.結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用
(1)直覺優化(概念設計優化)技術與建筑結構設計對于同一建筑方案,可以有許多不同的結構布置設計;確定了結構布置的建筑物,即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的:建筑物細部的處理更是不盡相同,這些問題是計算機無法完全解決的,都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下,根據工程實踐經驗進行,這便是前面所說的概念設計。因此,概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
(2)概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計,建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞,或將破壞程度降至最低。因此,分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中,地震作用最為難以琢磨,破壞性也最大。故而,建筑設計過程中就應該未雨綢繆,從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施,不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段;延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞;多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞,消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
【參考文獻】
[1]談建筑結構的優化設計[J].建筑科學,2009(4).
[2]張紅友.優化結構設計減少建筑投資成本[J].陜西建筑,2008(11).
[3]馬臣杰,張良平,范重.優化技術在深圳京基金融中心中的應用[J].建筑結構,2009(4).
關鍵詞:房屋;結構設計;通病;分析
0引言
在整個建筑工程中設計人員肩負著重大的責任,設計者在設計方法的運用和設計概念的理解上的差錯,都有可能影響工程質量,甚至導致安全事故的發生。具體來說表現在三個方面:盲目參照或套用其他住宅的設計結果,沒有對其設計給予重視;設計人員對設計規范缺乏應有的學習和理解,不能靈活地運用設計方法和理念;設計人員力學概念模糊,不能建立正確的計算模式,缺乏對結構電算結果進行判斷的經驗,缺乏對整個建筑工程的把握能力。為了避免和減少設計人員的差錯,保證住宅質量,探討房屋結構設計通病有一定的現實意義。
1常見問題之一――設計人員的職業素養
有些設計人員對房屋結構的設計重視程度不夠,對規則的學習和理解不夠深刻,對工程設計涉及到的問題考慮不全面,經常漏掉重要的信息。有些設計人員沒有對實地情況進行充分比較分析,盲目參照或套用其他的設計結果,認為設計的少許偏差對工程質量無足輕重。有些設計人員對新規范缺乏應有的學習和理解,墨守成規,結果設計質量達不到應有的水平。
2常見問題之二――框架的結構設計
現代建筑抗震設計要從多個方面對建筑設計進行考慮,其中最重要的兩個方面是建筑設計的抗側力構件結構,主要從橫向框架和縱向框架考慮。橫向框架與縱向框架在框架設計中承擔著同等重要的角色,對于設計者來說,兩方面同樣不可忽視。若是對于非抗性設計中,只注意房屋橫向設計而忽略縱向設計的話,則建筑中會出現工程構件的配置不均與偏差等現象。結構設計中出現的問題主要有兩類,一是基礎設計和計算不合理,即基礎設計荷載取值不準確,這類問題可在房屋基礎設計時應考慮荷載的影響;另一個方面是獨立基礎設計的取值不當,其中造成不當的主要原因是基礎拉梁的設計與計算不合理。這些問題應在設計方案上進行實際分析,從而找出問題,優化設計方案。混凝土框架示意圖如圖1所示:
圖1混凝土框架示意圖
3常見問題之三――懸挑梁的梁高選用過小
懸挑梁的梁高選擇問題關系到建筑物的今后的質量以及抗震能力的高低,然而當代建筑設計者往往忽略了這方面問題的考慮,更多的是關注對梁的強度和傾覆能力的計算。這樣的傾向導致了兩方面的問題,一方面當為托墻挑梁時,用過度大的挑梁會引起梁上墻體出現裂縫等問題,而且這個裂縫會隨著梁支座處沿著垂直方向向上延展,到達一定高度時,這個裂縫會越來越寬大。這時候選擇較小的懸挑梁對結構的穩定性非常不利,當遇突發性地震時,該建筑物的穩定性能非常差。而且懸挑結構對豎向地震的作用也極其敏感,與梁高的大小密切相關。另一方面梁高選用過小,會使受壓區壓力過高,從而導致梁截面受壓區發生變形,這種形變也會隨著時間的流逝而加大。而挑梁的變形也會帶來嚴重的影響,會導致梁上板出現裂縫,影響房屋的正常使用,橋梁變形發展到后期會使受拉區出現嚴重的豎向裂縫,進而演變為斜裂縫,此時梁已接近破壞。
4常見問題之四――樓板設計問題
板將樓面、屋面施加在工程結構上或構件上各種效應的直接作用傳給其周圍的墻或梁上,是建筑工程中的主要承重構件,若對樓板的整體設計考慮不全面,就可能影響建筑工程的質量,造成嚴重的安全隱患。因此在對樓板進行設計時,要結合實際需要充分考慮柱、墻、梁等構件的安全。樓板設計中常見的問題如下:
(1)設計時未能對板的受力情況進行充分分析或為了方便計算,簡單地按單向板進行計算。使計算假定偏離建筑工程中承重構件的受力情況,導致一方向配筋過大,承重能力強,而另一個方向按單向板配筋,配筋嚴重不足,承受能力不一而出現裂隙。
(2)板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑物樓板上常常會布置一些用來隔斷或其他用途的非承重隔墻,在進行板的配筋計算時,要將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載,而不是簡單地將隔墻的總荷載除以板的總面積。同時,在板的設計中沒考慮板上隔墻頂部處理帶來的問題。如在采用立磚斜砌頂緊上部分的樓、屋面板時,上部的板會增加了一個中間支承點,使其變為連續板,支承點上部也會出現負彎矩。
(3)雙向板有效高度取值偏大。雙向板跨中正彎矩鋼筋是交叉“井”子疊放的,長跨方向的跨中鋼筋應放在上面,短跨方向的跨中鋼筋置于長跨鋼筋的下面,向上下兩個方向產生彎矩,計算雙向板有效高度時應采用兩個方向的各自的實際值,一般短向的有效高度比長向的有效高度大d(d為短向鋼筋的直徑)。部分設計人員對板的受力情況認識不足,簡單地按照兩個方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,影響建筑工程的質量,造成嚴重的安全隱患,甚至出現裂縫的現象。
5結束語
房屋的結構設計是一項系統而且全面的工作,作為設計人員,必須要具備扎實的理論知識,靈活的思維和認真的工作態度。加深對其中經常出現問題的認識與研究,在實際的工作經驗中不斷提高自己的工作能力和水平。所以,要避免因為自己的水平不夠或者馬虎大意而造成的一些不必要的錯誤。文章詳細的介紹了幾個常見的問題,希望設計人員能減少這些通病的發生,提高我國工業和民用建筑的質量,為人員的安全提供可靠保障。總之,設計者應按照有關規定嚴格執行,才能從根本上消除設計質量的潛在隱患。
參考文獻
[1]王寶儒.淺談房屋結構設計中應注意的幾個問題[J].山西建筑.2010(01):25-27
[2]邱俊強.對高層建筑結構設計中存在問題的分析[J].建材與裝飾(中旬刊).2011(05):30-33
【關鍵詞】房屋結構設計;優化方案;應用;優化技術
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
近年來,由于經濟體制和市場環境的變化,土地價格也在不斷上漲,使得建筑工程在成本控制上面臨的壓力也隨之增大。同時,隨著人們生活水平的提高,人們對居住環境和居住條件的要求也較之以往有很大的提高,這就要求建筑產品要有更優秀的品質才能滿足人們的需要。為了實現開發商和居住者的共同利益,那么就要在降低建筑工程造價的同時還要優化房屋的結構,因此,設計部門和人員就要在房屋結構設計中運用結構設計優化技術方法,在有限的空間里對有限資源進行合理利用,使其能夠發揮出最優效果,實現房屋建筑安全性、經濟性和適用性的最大化。
一、房屋結構設計中的結構設計優化方法
安全、美觀、經濟、適用且便于施工是建筑結構設計的五項基本原則,將結構設計和建筑美觀密切配合起來,在各自發揮作用的同時相互協調,能夠打造出賞心悅目的建筑。在房屋結構設計中應用建設結構設計優化技術,既能夠使建筑的造型更加美觀,又能夠滿足房屋結構的安全性、經濟性和適用性原則。它是從優化設計房屋工程的分部結構和優化設計房屋工程結構的總體這兩個方面來體現的。房屋工程分部結構優化設計方案有這幾方面的內容:優化設計房屋的基礎結構、優化設計房屋的屋頂系統、優化設計房屋的圍護結構和優化設計房屋結構的細部。在這些優化設計方案中包含著多方面的內容,主要有工程的造價分析、結構選型、結構布置和結構的受力分析等方面。在具體的實施過程中,要從實際出發,結合房屋建筑工程的自身實際情況,將提高房屋建筑的綜合效益為目標,來進行房屋結構的優化設計。
二、房屋結構設計中結構設計優化方案的應用
1、房屋結構設計中的抗震性優化設計方案
在進行房屋建筑工程圖紙的設計時,按照抗震的等級來對房屋結構的設防進行分類,這是在國家《抗震規范》等相關規定的基礎上,根據房屋的高度、烈度和結構類型來確定的。具體的優化方案如下:
對高層房屋建筑來說,在計算地震震力的振型組合數據時不必考慮耦聯扭轉的情況。如果房屋振型數大于3,那么在計算時要取3的整數倍,并且這個數據應該小于建筑物的總層數,如果房屋是1層或者是2層時,那么可以將房屋層數作為振型數。如果房屋結構并不規則,那么就應該考慮扭耦聯轉,同樣拿高層建筑來說,房屋的振型數不應該小于9而應該大于或等于9;如果該項建筑房屋結構的層數較大,或者它的剛性突變系數大的情況下,那么在選取該房屋的振型數時應該多一些,例如在房屋結構中有轉換層的情況,或者房屋頂部有小塔樓,又或者房屋內部是多塔結構,這時應該選取大于或等于12的數作為該房屋的振型數,但是需要注意的是,振型數仍然不能超過該房屋總層數的3倍。除非存在特殊情況,才可以選取更大的振型數,例如在房屋結構中含有彈性定義樓板,并且在剛性分析時采取的是總剛性分析的方法。
2、房屋結構設計中周期性折減系數的優化設計方案
在建筑房屋結構的設計中,對于房屋框架和頂蓋來說,它實際表現的剛度往往會大于設計時計算的剛度,而實際的周期又會小于設計計算的周期,這是由于存在填充墻體的原因引起的。如果計算出來的房屋結構剪力偏小時,會引起房屋某些結構的安全隱患,為了避免這種情況而使房屋結構達到更好的效果,那么在房屋結構優化設計時就要適當折減它的計算周期。但是房屋的框架結構除外,在設計時不宜折減它的計算周期,必要時就取最小的折減系數。對于房屋的框架結構來說,它通常是采用砌填充墻的方式,因此應根據砌塊和墻體的情況來決定折減系數。如果采用輕質砌塊來填充或者墻體較少的情況下,折減系數應為0.7~0.8之間;如果完全是采用輕質墻體板時,折減系數可以取為0.9。
3、房屋結構設計中框架梁、柱箍筋間距的優化設計方案
房屋柱箍筋、框架梁等的設計中,要在符合國家相關規定的前提下來設定最大箍筋和最小箍筋的直徑間距,通常將加密區的最大間距設為100mm左右,而將非加密區的最大間距設為200mm左右,然后來計算房屋結構的箍筋面積。設計人員在確定肢數和箍筋的直徑時,要依據相關規范的規定來進行。如果有其他較大載荷存在于房屋框架梁跨中部時,或者存在次梁且箍筋僅為兩肢時,而程序又為內定的條件下,就應該取200mm左右作為非加密區的箍筋間距。這樣既能夠提高間距為100mm的梁箍筋加密區的抗剪切能力,又使梁非加密區抗剪承載能力適當增強了。通過這樣的優化設計方案,更能夠充分體現出梁的強抗剪性能。
4、房屋結構設計中地下室的優化設計方案
在房屋結構設計中,如果是多層性的框架結構,一般都會設置地下室,而通常會采用板筏基礎來建造,這是因為地下室的隔墻較少。在設計時應該綜合考慮房屋的上部結構和地下室的層數,在圖紙中的計算時應以地下室的實際層數為依據,這樣可以一次性設計完成基礎
底板和地基的縱向荷載。同時,通過比較和分析側層移剛度性系數,可以對房屋的嵌固位置做出正確的判斷和調整。為了保證樓板有必要的厚度且配筋率最小,可以采取適當的加固措施來進行構造;如果房屋的縱向結構不規則時,要加強最房屋結構中最薄弱層的驗算。
三、在房屋結構設計中應用結構設計優化方案的意義
在房屋的結構設計中應用結構設計優化方案具有著重要的現實價值和實踐意義。在滿足房屋結構長遠效益的基礎上,應該盡可能的減少房屋結構的投資成本,并使房屋結構更為可靠和合理,以實現這樣的目標為目的來進行房屋結構的設計。與傳統房屋結構設計比較,運用建設結構設計的優化方案能有效降低房屋工程的造價,大約為10%~35%。運用現代化的設計理念來合理運用結構設計優化方案,可以將建筑材料的性能最大限度的發揮出來,充分協調房屋結構內部各單元之間的關系,其安全性也能達到國家的規定范圍。同時,在房屋建筑設計中應用結構設計的優化方案還能提高房屋整體方案設計的合理性,從而實現房屋整體結構的美觀、安全、經濟和適用。
四、結語
在房屋結構設計中采用建筑結構設計優化方案,能夠使房屋變得更加美觀、適用、經濟、安全。要使房屋結構優化設計在實際應用中發揮最大的功效,既要注重建設初期優化方案的制定,又要在施工過程中合理運用。在保證質量和安全的基礎上,堅持房屋結構優化設計的新理念,合理選擇結構設計優化方案并充分利用,對于建筑工程成本的控制和人們居住條件的提高都有著重要意義。
【參考文獻】
[1] 饒遠文. 結構設計優化技術及其在房屋結構設計中的應用[J]. 價值工程. 2010(09):95
[2] 隋國龍. 優化技術及在房屋結構設計中的應用[J]. 中國新技術新產品. 2011(03):76
[3] 孫曉玲. 淺析房屋結構設計中應注意的問題[J]. 現代裝飾(理論). 2011(02):125
[4] 盧建勇. 如何搞好房屋建筑結構的優化設計[J]. 中國房地產業. 2011(03):236
關鍵字:房屋結構設計問題措施
Abstract: With the continuous development of the national economy, China's construction industry has also been a rapid development and made great achievements, but there are also some problems. Various concepts and methods of error in the actual design work was appeared often, the production of these errors, some of the errors is the designers do not pay great attention to the general housing design; some is due to the design of a lack of understanding of the design specification and design methods; some of the errors are the designers of the mechanical concepts fuzzy, not to establish the correct mode of calculation, the count results on the structural power also lack the experience to judge the correctness.
Key words: housing structure; design; problem; measures
中圖分類號:TB482.2 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)02-0020-02
房屋結構設計的成果不僅要美觀、適用、安全,還要經濟。設計施工圖是工程師的語言,是設計者設計意圖的體現,也是施工、監理、經濟核算的重要依據。合理的結構設計不僅對建設項目節省投資、縮短工期、提高經濟效益起著方向盤的作用,同時也為設計者本身提高了信譽、積累了財富。
房屋結構設計應具有的經濟性
1、結構設計與用地的關系
房屋建筑中,總建筑面積是各層建筑面積的總和,層數越多,單位建筑面積所分攤的房屋占地面積就越少。但隨著建筑層數的增加,房屋的總高度也增加,房屋之間的間距也必須增大。因此,用地的節約量并不隨建筑層數的增加而按同一比例遞增。
2、結構設計與造價的關系
房屋建筑層數對單位建筑面積造價有直接影響,但影響程度對各分部結構卻是不同的。屋蓋部分,不管層數多少,都共用一個屋蓋,并不因層數增加而使屋蓋的投資增加。因此,屋蓋部分的單位面積造價隨層數增加而明顯下降。基礎部分,各層共用基礎,隨著層數增加,基礎結構的荷載加大,必須加大基礎的承載力,雖然基礎部分的單位面積造價隨層數增加而有所降低,但不如屋蓋那樣顯著。承重結構,如墻、柱、梁等,隨層數增加而要增強承載能力和抗震能力,這些分部結構的單位建筑造價將有所提高。
房屋結構設計中常見的問題
1、房屋結構設計中地基與基礎設計不符合規范
地基與基礎設計要做到合理,安全適用,設計人員必須依據地質勘察資料,統籌考察多方面因素進行基礎類型和上部結構設計。切忌“不綜合考慮建筑場地的地質情況、上部結構類型、施工條件等情況進行基礎設計,不注意已有相鄰建筑、鄰近地下構筑物及各類地下管線設施的情況。”
2、房屋結構設計中柱、梁結構設計不合理
民用房屋建筑中柱,梁及基礎的負荷應按規范乘以折減系數。但結構設計中,設計人員往往在計算梁、柱和基礎的負荷時未按現行設計規范對荷載乘以折減系數,因而使荷載值不準確。
3、房屋結構設計中高度、高寬比超限
現行的規范、規程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些民用房屋建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規定限值,甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中,對于房屋高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的民用房屋建筑,應按超限民用房屋建筑進行設計。同時,另一點不容忽視的問題是,房屋適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外,還與場地類別與結構是否規則等因素有關,當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規則時,其最大適用高度應適當降低。
房屋結構設計中承重柱截面高度設計過小
這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計人員誤認為六度設防就是不設防,只圖受力分析方便,他們故意把柱子的截面高度設計得過小,使梁柱的線剛度比加大(因一些結構設計手冊中規定:當梁柱的線剛度比大于4時,計算簡圖中梁柱節點可簡化為鉸支)。把梁簡化為鉸支梁,柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結構受力分析,但卻給房屋結構埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱間的剛結作用,即忽略了柱約束彎矩的作用,加之以柱截面的配筋都較小,結構一旦受力后,柱頂抗彎強度必然不足,從而柱子和梁底附近將會出現一條或多條水平裂縫,形成塑性餃。這樣在正常使用情況下,柱子已開始帶餃工作。這不但影響了房屋的耐久性,而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是,這樣的結構一理遭遇地震作用時,將會倒塌,這違背了現行抗震規范中“強柱弱梁”的設計原則。
優化房屋結構設計中存在問題的措施
1、采用組合結構
采用組合結構可建造比混凝土結構更高的建筑,不但具有優異的靜、動力工作性能,而且能大量節約鋼材、降低工程造價和加快施工進度。在不同的情況下,可以取代鋼筋混凝土結構和鋼結構,科技含量也較高,對環境污染也較少,已廣泛應用于冶金、造船、電力、交通等部門的建筑中,并以迅猛的勢頭進入了橋梁工程和高層與超高層建筑中。
2、概念設計優化技術
概念設計優化技術與房屋建筑結構設計對于同一建筑方案,可以有許多不同的結構布置設計;確定了結構布置的建筑物,即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的;建筑物細部的處理更是不盡相同,這些問題是計算機無法完全解決的,都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下,根據工程實踐經驗進行,這便是前面所說的概念設計。因此,概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3、采取結構設計優化可提高建筑結構經濟性
建筑的層高增加,由于墻體面積和柱體積增加,結構的自重會增加,基礎和柱的承載力相應增加,水衛和電氣的管線會加長;相反降低層高,可節省材料,有利用抗震,同時建筑的總高度減小,兩建筑之間的日照距離就會減小,間接的節約了用地。建筑面積相同,建筑使用不同的平面形狀時,它的外墻周長也就會不同,這樣當選擇圓形或是越接近于方形時,外墻周長系數就越小,基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少,同時其受力性能也得到提高,增強了建筑的經濟性能。
結語
房屋結構設計是個系統、全面的工作。在房屋建筑結構設計的過程中,在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上,平面布置應盡量規則,對稱,盡量縮小質量中心和剛度中心的差異;使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。想要做好房屋結構設計,我們只有不斷提高業務素質和技術水平,重視設計中存在的相關問題,特別是容易被忽略的地方,不斷積累設計經驗,優化設計,發揮主動性創新精神,培養競爭意識,才能適應技術進步和變化,使設計出來的的房屋結構能夠施工方便、且結構安全。
參考文獻:
[1]李雪峰,《結構設計軟件應用中應注意的問題》[J].山西建筑。2007
[2]肖毅卿,《建筑與結構設計中易出現的問題》[J].建筑知識。1998
【關鍵詞】房屋結構;設計;常見問題;解決措施
前言
隨著我國經濟的快速發展,社會的進步,人民生活水平的提高,對房屋建筑結構提出了更高的要求,已經由過去只注重質量過渡到不但對質量提出更高的要求,而且對房屋建筑的外型、結構也提出了很多要求。近些年來,雖然我國的房屋建筑有所發展,有所提高,但同發達國家相比,還存在很多不足之處,在房屋設計中還存在一些問題,亟待解決。因此,本文主要對房屋建筑結構設計中常見的問題進行探討。
一、房屋結構設計的基本方法
房屋結構設計的基本方法指的是設計圖,如何設計房屋的圖紙,對于房屋建筑是十分重要的,不可馬虎。首先是結構平面圖的繪制,需要考慮的是是否輸入結構軟件進行建模是由建筑地處抗震設防的烈度決定的,當建筑地處抗震設防的烈度為6度區時,可以輸入也可以不輸入,這是因為依據建筑抗震設計規范,只要符合有關的抗震措施,并在設計中注意受壓和局部受壓的問題,是完全可以不用在軟件中建模的。但是需要知道的是,如果時間允許,相對來說,輸入建模是較好的,它能夠用來進行荷載導算。當建筑地處抗震設防的烈度為7度及以上時,這就沒有考慮的必要了,必須要輸入軟件建模計算的。
其次,是屋頂結構圖的繪制,繪制這部分的圖紙時,需要設計人員具備一定的空間概念,并且能夠正確理解建筑圖紙和意圖,這樣有助于加強施工人員對圖紙的理解。當建筑是坡屋面時,結構的處理方式分為梁板式(主要用于建筑平面不規整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面)和折板式(主要用于建筑平面規整,板跨度較小,屋面坡度及屋脊線轉折相對簡單的坡屋面)兩種。兩種形式的板都是偏心受拉構件。其中,梁板的折角處鋼筋的布置還需要大樣示意圖,而坡屋面板的平面畫法,則需要剖面示意圖和大樣示意圖兩種表示方法。
最后,是樓梯示意圖的繪制,對于樓梯的繪制需要注意的細節較多,一是梯梁的梁下高度要盡量符合建筑物的要求。二是梯梁的位置,要確保上下樓層的位置是統一的。三是折板樓梯,不可以使局部的應力過于集中,要將鋼筋在內折角處斷開,并分別錨固。四是梯板基礎的沉降,這是需要注意的,不可以突然進行,如果需要應該設梯梁。
二、房屋結構設計中常見的問題及解決措施
1. 房屋建筑的地質勘測較少
對于房屋機構設計中存在的一個問題是,多層房屋建筑的地質勘測較少,更談不上是詳細。設計人員往往依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料來進行施工圖的設計,而且有時僅憑地耐力這一數據作為參考依據,并私自認為將地耐力的容許值取得小一些就可以達到要求。由此可見,設計缺少詳細的資料,適用程度較低。
解決措施:對于地基與基礎的設計必須要做到合理,設計人員在進行圖紙的設計前,必須要依據詳細的地質勘察資料,并且要進行統一考察,將應該考慮的因素進行全方面的考慮,在一切準備妥當之后,才可以進行基礎類型和上部結構的設計。
2. 承重柱截面高度設計過小
承重柱截面高度設計過小多發生在六度抗震設防區。一些結構設計者僅僅考慮受力分析的方便,而錯誤地認為六度設防不是設防,從而按照這種理念設計出的柱子的截面高度過小,梁柱的線剛度比加大。這種做法對于房屋結構是非常不利的,因為它不但忽略了梁柱間的剛結作用,而且也未曾考慮這種做法后所帶來的安全隱患。柱對消化酶的約束彎矩被忽略,再加上柱截面的配筋都較小,如果受力較大,就會造成柱子附近出現裂縫。這不僅僅會影響房屋的耐久性,也會使房屋的使用壽命降低,嚴重時甚至會出現倒塌現象。
解決措施:首先,設計者要遵循抗震規范中“強柱弱梁”的設計原則。其次,要重新考慮六度抗震設防的概念,不能只為了分析方便,而設計出一些違背設計原則的建筑結構。在設計時,設計者應該將能考慮的因素進行全面的考慮,從而提高房屋結構設計的安全性與實用性。
3. 結構布置不合理
房屋的結構主要包含建筑的平立面外形尺寸、質量分布、抗側力構件布置以及直至承載力分布等多方面因素,但是由于多種因素造成以上這些方面出現問題。一是設計人員對結構抗震概念設計的了解甚少,但在設計之前,并沒有進行自主學習,加強對結構抗震概念的理解,而是一意孤行,繼續設計,結果可想而知,為房屋結構設計埋下安全隱患。
二是設計人員對結構規則性把握不準確。三是在設計時,缺乏規范依據及相應的設計規定。由于這些原因,造成房屋結構規則性較差,結構抗震能力十分弱等問題。
解決措施:結構布置是結構設計中十分重要的環節,并且容易出現問題,這就需要設計人員對結構抗震概念有一個全面的了解,從而加強他們對結構規則性的把握。同時設計人員在設計時,需要有規范的依據和相應的設計規定,不可以按照自己的理解隨心所欲的進行錯誤的設計。如:對于超長結構的設計時,由于這些超長結構不能或不便設置溫度伸縮縫,因此不能只進行留設施工后澆帶這一項措施,還要增加一些輔助措施。就像可以加強頂層屋面的保溫隔熱措施;而對于受溫度變化影響較大的部位:一是可以考慮適當的配置間距較密、直徑較小的溫度筋。二是可以通過采用預應力混凝土結構來達到自己的目的。
三、結束語:
綜上所述,房屋建筑結構設計之所以會出現一系列的問題,主要是由于設計者的設計出現問題所引起的,這就需要結構設計者,具有扎實的理論知識功底,靈活的、創新的思維以及認真嚴肅的工作態度。如果在設計中出現問題,設計人員要進行研究與辨識,在不斷總結與探索中提高自己的設計能力與水平。而且建筑人員在建筑時發現問題,要及時與設計人員溝通,并及時的想出切實可行的方法加以解決。相信通過這樣的方法,我國的房屋結構設計的問題會逐漸減少,房屋建筑的質量也會有更大的提高。
參考文獻:
[1]祝華純,王有權.房屋建筑結構設計中常見問題分析 [J]. 中國新技術新產品,2009 年 03期.
[2]陳偉源.房屋結構設計常見問題探討中的幾個重點[J].四川建材,2007 年 02 期.
[3]于桂萍.關于多層建筑結構設計中的主要問題分析[J].中國高新技術企業,2008(22).
[4]紀榮洋,王文可,潘可明.建筑結構設計經驗探討[J].低溫建筑技術,2008(5).
關鍵詞:建筑結構設計;優化方法;應用
1引言
近年來,隨著人們物質生活水平的不斷提升,人們對生活質量要求越來越高,人們要求建筑物不僅具有適用性和安全性特點,還要有注意經濟性及外表美觀。設計人員在實際設計建筑結構過程中,為盡快完成建設工作,通常會注意考慮工程施工建設的便利性。所以,設計建筑結構時,要利用各種優化方法來滿足人們各方面要求,研究建筑結構設計的優化方法對房屋建筑建設具有重要意義。由于建筑結構資金占房屋建筑總投入比例很高,通過優化房屋結構設計,既能確保建筑質量安全,還能減少建設成本,提高企業經濟效益。
2建筑結構設計優化方法的內涵和特征
建筑結構的設計優化方法是全面考慮建筑方便的同時,把結構設計方法和藝術學、審美學充分結合到一起,把房屋建設的目的和房屋功能全涵蓋的結構設計方法,再優化選擇各種結構設計方案,挑選既適用又安全、美觀的建設方法,確保房屋建筑質量、建設方便性及經濟性。所以,建筑結構設計的優化方法有一些基本特征:美觀性較強;涉及很多學科,多學科的聯合性較廣;實用性很強;方便建設施工管理;既環保又節能;具有較強的科學性。建筑設計師在設計建筑結構過程中,也要敢于創新,不斷提出新的優化設計方法。
3優化建筑結構設計方法的重要意義
在設計房屋結構中充分運用結構設計優化技術不僅能夠提升建筑工程質量,還能提升建筑企業的經濟效益。我國一直提倡可持續發展理念,爭取市場效益的最大化,這就要求建筑企業不僅要滿足房屋建筑結構的長遠效益,還要盡量減少建筑結構短期投資。和以往傳統房屋結構設計比較,運用設計優化方法能夠降低建筑工程建設成本,提高優化方法技術,實現建筑企業充分利用建筑材料。伴隨我國高層房屋建筑越來越多,人們更加重視房屋建筑怎樣既滿足時展需求,又能減少建設投資的問題,而優化建筑結構設計是充分發揮機械設備和建材性能,對人們所關注的房屋建筑問題具有重要促進作用。房屋建筑結構設計如果得到優化,房屋結構各單元就能實現有機整合,進而提高建筑質量,確保人民安全居住環境。以往傳統建筑結構十分注重安全質量,建筑建設成本方面控制工作做的不到位,工程設計時期成本很高,結構設計也常存有缺陷,外觀也不夠精美,這些都難以滿足現代人們對房屋的心理需求。設計房屋結構過程中運用建筑結構設計的優化方法,技能把經濟價值、審美價值、生態戒指及使用價值有效結合到一起,還能降低房屋建設成本,節省施工材料,確保房屋結構安全,具有很高的藝術性,提高房屋建筑綜合效益。
4建筑結構運用結構優化技術的步驟
4.1建立建筑結構優化模型
選擇設計變量過程中,要把對建筑結構具有重要影響的主要參數看出變量,例如:約束控制參數和控制目標參數。對變化范圍小、影響較小或局部有關要素可以滿足設計要求的參數,可以利用預定參數表示,進而減少計算數量和設計數量,變成工作量減少,工作效率自然會有所提升。確定目標函數十分重要,優化建筑結構設計過程中,需要運用滿足預定條件的已失效概率函數及對應鋼筋截面面積,進而降低建筑工程總的建設成本。有房屋結構設計優化來講,一定要保證結構具有較高可靠度,確定優化設計有關約束條件,約束條件主要含有結構強度約束、構件單元約束、裂縫寬度約束、應力約束、尺寸約束等約束條件。設計房屋結構過程中,一定有認真比較和分析目標約束條件和實際約束條件,保證每個條件均滿足要求,爭取獲得最佳設計。
4.2合理設定優化設計方案及有關程序設計
按照可靠度所做的房屋結構優化設計有著多約束條件問題且有很多復雜變量,分析計算過程中,通常要將有約束條件的優化問題轉成沒有約束優化問題求解。優化設計常見的計算方法有復合形法、拉氏乘子法和Powell法。根據可靠度所進行的房屋結構設計優化模型和實際設計過程中利用的計算方式,為更好的實現它們的效果,可以把這些變成具有較強功能且運算速度非常快的運用程序,進而讓優化設計方案得到全面實施。
4.3綜合結果的分析
計算結構設計得出各種結果后要對這些結果進行分析與比較,通過選取各種方法的優缺點選擇效果最好的設計方案。分析計算結果時,一定要全面考慮有關問題,并多角度分析這些問題。結果分析在整個建筑結構優化設計里占有重要地位,選取科學的設計方案可以確保房屋建筑安全性、美觀感和實用合理性,并降低整個房屋結構的建設施工成本。優化建筑結構過程中,需要注意重視有關建筑技術要求,全面考慮對建筑工程具有重要影響,分析過程中,必須全面考慮科學配置,進而才能實現預期目標。
5結構設計優化在房屋建筑中的應用
5.1建筑階段性優化和壽命優化
建筑工程使用年限期間內,對各個階段都要做相應優化。房屋設計人員必須清楚每個階段特征,按照實際計算分析結果確定優化方式,進而能夠科學優化工程整體壽命。最終不僅確保建筑工程建設質量,而且提高建筑施工企業經濟效益。
5.2建筑局部性優化和整體性優化
房屋建筑在設計方面均具有相應復雜性與層次性特征。站在層次性角度看,含有建筑結構有關體系、整體設計體系及安裝體系,每個單獨體系也都含有很多下屬體系。設計人員設計房屋過程中,要對應優化每個下屬系統,突破關聯橫向性。站在復雜性角度看,房屋建筑復雜含有選取建筑施工材料和選取建筑物零部件。對每個房屋建筑來說,都要從整體上開始優化,才能實現真正的設計優化。
5.3建筑上部結構優化
設計房屋建筑上部結構需要先構建對應模型再進行系統優化。科學設計剪力墻工作非常重要,剪力墻的設置要注意確保剪力墻整體質量均勻,才能使樓層平面剛度中心點和樓層整體結構重心相重合,進而減少風力或地震給建筑帶來的破壞性作用。建設房屋建筑過程中,要盡量大開間構造剪力墻,加長剪力墻墻肢的長度,進而減少墻肢數量。
5.4結構優化和排水系統優化、電氣優化相協調
排水系統房間機械設備的荷載強度與荷載能力都很大,一定要把機械設備布置在地下室,并確保管道預留深度和尺寸能夠滿足規范標準要求,加固樓板自身鉆孔位置。除此之外,注意水平方向管線有可能會貫穿梁或柱,盡量降低管線貫穿梁或柱現象出現的概率。房屋建筑里的電氣管線安裝通常是利用導線形式裝于樓板、墻體或金屬管體外部,這種安裝方法會增加預制結構施工難度,因此,若要把管線穿過梁體,需要在梁體預留孔洞,并確保墻體寬度和梁體寬度相同。
6結束語
建筑結構設計優化在建筑結構設計中占有重要地位,合理選擇結構設計方案既能滿足有關技術要求,還能節約建設成本。建筑結構的設計優化是一個綜合性很強且十分復雜的系統性問題,設計人員一定要不斷深入研究結構設計優化方法,不斷提高自身水平,敢于創新,為人民居住提供安全保障。
參考文獻
【關鍵詞】建筑結構;設計;優化;方法;房屋結構
1.前言
固體藝術中較為重要的一類為建筑,其集設計、結構、美觀于一體。通常情況下,對于房屋結構而言,其設計方面要求做到美觀、安全、經濟、適用,且便于施工作業,與此同時要盡可能將空間利用度提高,最大化以及充分發掘有限資源,進而將經濟適用目標有效實現。為了將上述目標實現,在設計上就應廣泛應用優化方法,在突出結構安全、造型美感的同時,促使房屋合理、經濟。
2.各類建筑結構設計的優化方法在房屋結構設計中的應用分析
2.1房屋結構設計中上部結構的優化設計分析
建立與優化上部結構的模型首先應布置適宜的剪力墻,且將應將剪力墻的平面具有對稱以及均勻分布的特點、有機結合樓層結構的重心以及樓層平面的剛度中心等原則有效遵循,進而將風荷載的作用下以及水平地震下扭轉效應盡量減少;如果建筑房型是允許的那么應將大開間的剪力墻的結構形式優先采用,且將剪力墻的墻肢長度適當加長,這樣可將剪力墻的墻肢總數減少,亦在樓層的側向具有相同剛度時可將剪力墻混凝土的用量大大減少。與此同時因為暗樁是剪力墻的結構中采用最多鋼筋的部位,在采取大開間的剪力墻后可在較大程度上將暗樁中鋼筋用量減少;然而如果建筑物處在較差的地質條件中,且建筑對于抗震亦有更高要求,那么應盡量的避免對大開間的剪力墻類結構進行采取;確定好墻柱之后跨高比在5以內的連梁高度通常采取窗頂以及樓層間高度[1]。若跨高比在5以上,具有較大跨度的那些框架梁高度應采取跨度1/12;建筑樓板的厚度應同相應規定相滿足,且將樓層層高與層數準確輸入,進而可對每個樓層對應荷載進行正確計算;有效確定構件后就要進行人工的修改以及干預如梁端的鉸接設置與框支梁柱的定義、風荷載、混凝土的容量等相關參數與定義,使計算模型匹配于實際建筑;最后要電算設計結果,且對電算結果所具有的合理性進行分析。
2.2房屋結構設計中樁基礎的優化設計分析
從樁型的角度而言灌注樁以及預制樁是樁基礎主要包括的兩類。因為成樁的整個過程中較難把握灌注樁的質量,同時其施工的周期同預制樁相較而言更長,所以滿足基礎總重、上部承載以及沉降控制基礎上應將預制樁盡量使用。且因為通常的情況下基礎深度不斷增加的同時,相關地基土對于樁端阻力與樁身側摩阻力亦出現不斷增大的現象,所以選樁時應盡可能的選取長度較大的那些;從樁位的角度而言,要想減少鋼筋用量與基礎底板的厚度應將軸線樁盡量采用,亦在剪力墻下盡量的對其進行布置。
2.3房屋結構設計中結構以及給排水的調優化設計分析
因為給排水的專用房間內具有設備基礎與設備存在,同其他房間相較而言其具有更大荷載。所以應在半地下室亦或地下室內盡量設置水泵間;由于給排水的房間內具有粗細不均且數量眾多的管道,所以預埋件以及預留孔洞的位置與尺寸應較為準確,且有效加強樓板孔的局部。且對于水平管道將梁柱穿過的現象要盡量避免;在管道將承重墻穿過時應將加固措施有效采取;為了避免管道繞梁以及繞柱的現象發生要確保結構布置將良好條件創造給管網系統;在建筑內尤其為高層的建筑內布置空調設備時應同衛生間、樓梯以及電梯等布置于核心區域內,所以進行結構設計的整個過程中應將該類房間內的樓面負荷重點考慮,以免此類房間內因為管道較多而導致超載現象發生。
2.4房屋結構設計中建筑以及結構協調優化設計分析
在設計的過程中要密切配合建筑結構以及建筑平面,進而將美觀實用以及結構合理的目標有效實現[2]。布置建筑墻柱應同建筑物中平面功能的要求相滿足;為了實現構件的標準化應盡量的統一各個房間的開間進深;而建筑體系在保證盡量簡單的同時墻柱應較難出現錯位現象,且截面的面積不應具有明顯變化發生,與樓層內的標高之間盡量的維持一致,亦不可對夾層結構進行設置;在應力集中亦或者受力復雜的那些轉角部位不可布置樓梯與電梯,應將輕質材料盡量使用在非承重的構件中,而為了減輕結構的自重對承重構件進行選用時可將高強材料有效選取。規則且簡單是建筑整體的布置中應遵循的原則,且為了避免出現扭轉效應要盡量使建筑的剛心以及質心重疊在一起。
2.5房屋結構設計中基礎優化設計分析
對軸線樁進行采取的前提下應將條形承臺盡量選用。如果建筑物不具備地下室,那么應對條形的承臺梁進行布置;如果有地下室那么應將水底板以及條形的承臺梁有效采取;若如果建筑具有較低高度,那么承臺梁高就可等同于地下室中止水板的厚度;如果建筑具有較高高度,那么應該依據計算來確定梁高。通常止水板荷載取值應依據上部結構的總重中20%同水浮力的和以及上部結構的總重中30%當中更大的部分來計算。然而當前部分人覺得該值要以最不利的水位來對水浮力進行考慮。
2.6房屋結構設計中結構以及電氣之間調優化設計分析
若電氣管線易導線形式安裝于金屬管外部亦或者樓板以及墻體處,有可能使預制結構具有較為困難的施工。因此若管線貫穿了建筑梁在梁預制的時候應將孔洞事先留下,與此同時保證墻體厚度同梁寬度一樣。若無法保證一樣,那么應確保墻體一側的平面相齊于梁側平面,進而確保管線不會在墻體的外面。絕大部分房屋的建筑內部電梯房具有較多空洞包含在里面,亦具有較多預埋構件。因此應單獨計算電梯房所具有的強度,進而確保設計合理的同時對施工質量的安全進行有效保證[3]。
2.7房屋結構設計中整體優化以及局部優化設計分析
層次性以及復雜性這兩類系統性設計特點為所有建筑項目設計中皆包含的部分:而從復雜性而言主要包括構件選用、材料、結構選型等;若從層次性而言主要包括設備安裝的系統、結構設計的系統以及建筑設計的系統設計等方面,且每個系統又可分為較多的子系統。進行設計的整個過程中若優化每一個子系統亦或者分系統,那么實際上是將局部之間橫向的聯系隔斷,疊加起來而形成的那個工程并非具有最優化的整體。
2.8房屋結構設計中壽命期內的分段優化設計分析
在限定的那些使用期限以內,每一項目工程中每一環節可以挑選的設計方案皆很多,換句話而言即每一個階段皆有優化的方案存在。相關設計人員可依據每個階段性質對對應的一些優化方法進行選取,也就是說優化工程的壽命期,最終在每個階段皆優化項目,確保建筑施工質量的同時將企業的經濟效益大幅提升。
3.結束語
近些年來,我國經濟、社會與科技取得不斷提高,而廣大民眾的生活亦隨之不斷提升,民眾對于房屋建筑亦具有更高的要求,要求建筑本體的環保性、經濟性、安全性以及功能性較強。而建筑結構的優化設計可將上述目標較好的實現,因此現在及未來房屋建筑結構的設計人員應遵循優化設計原則,優化升級房屋建筑結構,進而將更適宜的一個物質生存以及發展環境提供給民眾。
【參考文獻】
[1]鄒俊.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的現實應用[J].科技傳播,2013,29(3):139-140.
關鍵詞:建筑結構設計;優化方法;房屋結構設計;運用
伴隨著不斷提升的社會生活和發展,人們開始對建筑的實用、美觀、經濟和安全性有更高的標準,同時房屋建筑構造直接影響房屋使用功能以及直來給你,所以設計實現優化就非常關鍵。建設建筑的同時建筑構造方面投入資金比較大,為了降低這部分投入需要持續進行結構設計優化,保證建筑質量安全的基礎上,實現建筑設計規劃,將建設方案擬定,科學安排施工工程,將總體構造施工控制,保證企業經濟效益增長。
1 房屋建筑結構設計優化重要意義
目前的建筑行業發展趨勢來講,未來建筑設計的主要方向是高層和超高層,對建筑行業來說,怎樣保證業主房屋結構設計需要的前提下,最大程度上將建筑成本節約,是最為重要的內容。使用優化房屋建筑設計方式,最大程度上將現代建筑施工設施、技術和材料優勢作用發揮出來,不但將建筑實用性和美觀性提升,還有效的將建筑成本降低,實現建筑施工經濟收益以及建筑品質和使用功效有機綜合起來,最大程度上將建筑企業業主效益確保。
2 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的運用
2.1 建筑主體上部結構科學優化
利用建模將建筑上部結構設計優化進行實現,第一步科學設計剪力墻,保證剪力墻質量均勻分布,保證建筑物中心和各個平面剛度中心保證一直,從而更好的將結構剛度增強,降低因為地震、強風等自然災害給建筑結構帶來的影響。建筑施工流程中,使用大開間設計的剪力墻,將剪力墻墻肢長度增長,就可以將墻肢數量降低,將混凝土使用量降低,另外,剪力墻當中暗柱往常使用普通的鋼筋材料來建造,一旦使用比較大的剪力墻就可以建設鋼筋用量,將工程造價節約,一旦建筑對抗震性有比較特殊的標準,就不能夠隨意使用構造比較大的剪力墻。
2.2 整體和局部優化
任何一個建設工程設計都具有比較復雜和層次性的特征,建筑結構設計當中,有些設計工作人員要面對建設項目當中的每一個系統都要科學的進行優化,將每一個系統之間的聯系進行加強,有效的將總體建筑項目進行疊加,避免將優化局部作為中心,要將總體的建設項目進行優化,保證建筑結構設計優化的有效性。
2.3 優化樁基礎
一般將樁基礎的類型分為兩類,一種作為預制樁一種灌注樁,這樣的灌注樁施工品質比較難控制,時間比較久,操作非常繁雜,所以在符合沉降標準的同時,基本上不適用灌注樁方式,使用預制樁方式,可是在使用預制樁的情況下,盡量使用長度比較長,因為不斷深入的打樁,會承受越來越大的摩擦力。
2.4 基礎結構設計優化
房屋基礎結構直接影響到房屋建造的總體作業和穩定情況,因此在基礎構造設計流程當中要全面使用建筑構造設計優化方式,全面控制地基地質、樁基種類、基礎構造等各個方面的設計實現全面控制,將樁基項目方式科學確定,掌握樁身長度和直徑,優化基礎構造方法,確定基礎結構、施工技術和資金投入之間的平衡。將建筑結構設計優化全面進行的前提中,將房屋總體構造強度和結構穩定性提升。
2.5 節能結構設計的優化
優化節能結構設計要將綠色建筑理念為前提,同時自動使用設計學方式。重點內容就是:①為了讓房屋當中獲得更好的采光性能,綜合項目所處的地理環境、氣候氣溫以及城市規劃的現實情況和標準,實現針對性的挑選建筑朝向。保證房屋可以保證能夠接收到合適的太陽光照射時長,同時也為室內通風打好了非常良好的硬件基礎;②建筑美觀,盡量不與寒風構成一個直角,這樣保證最大程度上將熱量保留,同時獲得高效節能的成果;③維護房屋建筑,設計屋頂、門窗都是比較關鍵的,在面對陽光的一面,窗戶面積盡量的擴大,同時盡量的加多數量,這樣保證房屋充分獲得陽光。陰面,窗戶要盡量減少數量,為了保證熱量不散失。設計建筑頂棚,加裝可循環的水管,方便得到冬暖夏涼的使用功效。
2.6 電力設施與結構的優化
電力設備當中,電梯作為比較重要的設備,電梯房當中具有非常多的電線和構件,墻體上還有很多孔洞,所以設計電梯房的時候,要關注電梯房的強度,保證電梯房的品質。一般電線將金屬作為內心、外皮都是使用塑料等絕緣體,電線安裝的過程中,一旦沒有預留在墻上或者梁上面通道的話,安裝起來就非常難,所以,預留一些電線通道在墻上和梁上,保證電線不外漏,保證電力設施以及結構形成協調性,這樣保證電力的用電安全性能。
總之,應用建筑結構設計優化方式,能夠實現房屋結構更加舒適、安全、美觀協調的情況下,將人們對房屋建筑質量的需要滿足,降低了房屋工程的投資,同r將建筑工程建設的經濟社會效益提高,實現建筑行業良好健康發展起到非常重要的作用。