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文檔簡介
1、<p> 結構設計優(yōu)化技術及其在房屋結構設計中的應用</p><p> 【摘要】在建筑工程中,建筑結構的造價占據(jù)著最大的比例,而對結構設計進行的優(yōu)化技術則能夠為整個建筑工程提供一定的經(jīng)濟效益。廣大的建筑設計部門和單位,通過對建筑結構的優(yōu)化設計,多采用現(xiàn)代化的科學技術手段,在保證建筑質量的前提下,實現(xiàn)降低建筑工程成本的目的,能夠節(jié)約造價,并提升建筑的經(jīng)濟效益。 </p><p>
2、; 【關鍵詞】結構設計;優(yōu)化技術;房屋結構設計;應用 </p><p><b> 引言 </b></p><p> 在眾多的建筑工程中,成本造價都是必須要重視的一個問題,而在整個造價中,建筑結構的設計占據(jù)著較大的部分花費,而如果通過結構設計的優(yōu)化技術,就能夠將這一問題解決,減少造價的壓力。因此,在建筑工程中,建設的設計單位在進行結構設計的時候,在滿足建筑需求的前
3、提下,通過結構優(yōu)化技術對建筑結構進行優(yōu)化,對整個建筑工程非常有利。 </p><p> 1.結構設計優(yōu)化技術 </p><p> 1.1結構設計優(yōu)化技術的原則 </p><p> 結構設計優(yōu)化要求我們從工程的設計和價值角度去思考方案。結構設計優(yōu)化是追求最合理地利用材料的性能,使各構件或各設計專業(yè)得到最好的協(xié)調。它不僅具備了傳統(tǒng)設計方案所要求的規(guī)范以及規(guī)范所要求
4、的安全度,而且也具備了現(xiàn)今價值學和審美學的成分。結構設計優(yōu)化是對結構設計進行深化、調整、改善與提高,也就是對結構進行高質量再加工的過程。結構設計優(yōu)化不是以犧牲結構安全度與抗震性能為代價,而是經(jīng)過結構設計優(yōu)化的過程,使建筑功能更協(xié)調,成本更低,結構更安全。 </p><p> 1.2實施結構設計優(yōu)化技術所遵循的要點 </p><p> 1.2.1科學地遵循結構設計規(guī)范 </p>
5、;<p> 建筑結構設計工作要求結構設計工程師們不僅要具備豐富的設計經(jīng)驗,也要對結構規(guī)范的條文熟知,即在結構設計規(guī)范的要求下,將自身的結構設計方案貫穿于項目設計中。規(guī)范更多的是針對量大面廣的工程,因而某些條文的規(guī)定會偏于保守;此外,用于一些特殊、復雜工程的設計時,有些條文則不夠安全。所以,結構工程師在設計中應運用良好的專業(yè)知識與正確的判斷力把握設計,做到設計成果不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。 </p><p>
6、 1.2.2結構工程師前期參與和主動參與的重要性 </p><p> 強調結構工程前期參與和主動參與是實施結構優(yōu)化技術的重中之重。在實際施工期間,建筑師很難對結構體系的受力做到正確的分析,既建筑師的結構思想不能完全替代結構工程師的設計理念、經(jīng)驗和判斷,也無法彌補結構與建筑專業(yè)技術共識的空白與隔閡。既具有扎實的結構設計理論功底,又具有豐富工程實踐經(jīng)驗的結構工程師,積極主動地參與前期方案設計,幫助建筑師構思與創(chuàng)新
7、,才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的設計作品,更好使整個建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。 </p><p> 1.2.3加強各專業(yè)之間的協(xié)調與合作 </p><p> 結構優(yōu)化是一個系統(tǒng)的工作,需其它專業(yè)的協(xié)調與配合。從建筑學發(fā)展角度分析,現(xiàn)代建筑是建筑、結構、設備三大要素構成的綜合產(chǎn)品,所以在實施中要強化分工與合作,強化專業(yè)之間的協(xié)調與合作,這樣才能創(chuàng)作出各構成要素有機結合的完美作品。在整個項目開展中,建筑
8、設計與結構設計是整個設計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié),二者的結合不僅能夠達到實用美觀大方的效果,而且可以使結構受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。在建筑設計中,許多建筑設計人員只強調方案創(chuàng)作的新奇,不遵循建筑的基本力學規(guī)律,這樣的方案往往會造成結構設計困難。還有一些建筑師在設計過程中往往忽視力學的基本規(guī)律,如將抗震設防區(qū)的高層建筑電梯或樓梯偏置在建筑一側,使得剛度中心與質量中心之間的偏心距過大,在水平荷載作用下產(chǎn)生大的扭轉效應。從以上的例子
9、可以分析出,加強專業(yè)的合作與協(xié)調是實現(xiàn)結構合理、成本降低的重要途徑。 </p><p> 2.民用建筑結構設計與經(jīng)濟性的關系 </p><p> 2.1 結構設計與用地的關系 在多層或者高層住宅建筑中,各層建筑面積的總數(shù)就是整個工程的建筑總面積,因此,建設的樓房層數(shù)越多,單位面積上分攤的房屋面積就少。但是,同時建筑的層數(shù)增加對建筑房屋之間的樓間距是有影響的,并不是層數(shù)越多,產(chǎn)生的經(jīng)濟效
10、益就越大。 </p><p> 2.2 結構設計與造價的關系 建筑的層數(shù)和單位建筑的面積造價是有直接的關系的,但是在影響的程度上是各有不同的。例如在樓頂?shù)牟糠?,因為不管建造多少層的樓,都是只有一個樓頂,因此,樓頂?shù)慕ㄖ靸r并不是因為層數(shù)的增加而增加造價,而是隨著層數(shù)的增加樓頂單位面積的造價是下降的。但是在基礎的部分,各層是共用的,樓層越高,對于基礎部分的承載要求也越高,這就需要增加造價,以達到整體建筑的承載要求
11、。另外,在承重部分,和基礎部分一樣,隨著樓層數(shù)的增加,對于承重的要求也提升,造價也會增加。 </p><p> 2.3 高層住宅結構設計與經(jīng)濟性的關系 住宅樓的樓層數(shù)和住宅樓的造價也是有直接的關系的,樓層數(shù)越多,整個工程的墻面面積以及支撐結構的要求也越高,這就會增加基礎和承載結構的造價,同樣建筑內部的水電結構管線也會增加,這些都是提升造價的地方。降低住宅樓的層數(shù),不僅能夠減少建筑的成本,以及建筑附屬設施的成本,
12、還可以節(jié)約土地,因為樓層低,日照好,樓間距會適當?shù)目s小,單位土地面積上的利用率也會增加。 </p><p> 建筑的平面形狀對于建筑的成本也有一定的影響。在建筑面積相同的情況下,建筑的平面形狀在接近方形或者圓形的情況下,整個建筑的造價會降低。但是在設計的時候,需要考慮到建筑的使用方便,因此通常我們的單體建筑平面形狀都是設計成矩形,不僅降低了成本,還適合人體的視覺感官以及滿足了使用要求。 </p>
13、<p> 3.結構設計優(yōu)化技術在房屋結構設計中的應用 </p><p> 3.1結構優(yōu)化技術的基本應用 </p><p> 結構設計優(yōu)化方法的應用具體體現(xiàn)在房屋工程結構總體的優(yōu)化設計和房屋工程分部結構的優(yōu)化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優(yōu)化設計包括:基礎結構方案的優(yōu)化設計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設計、圍護結構方案的優(yōu)化設計和結構細部設計的優(yōu)化設計。對以上幾個方面的優(yōu)化設計還
14、包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容,并應在滿足設計規(guī)范和使用的前提下,結合具體工程的實際要求,來實現(xiàn)規(guī)范要求和經(jīng)濟要求的最大化。 </p><p> 3.2結構設計優(yōu)化技術在房屋結構設計中的應用 </p><p> 3.2.1結構設計優(yōu)化技術與建筑結構設計的結合 </p><p> 一般建筑物的設計方式總是從結構布置開始,確定了結構布置后根據(jù)不同的荷載情
15、況來分析過程中的參數(shù)、材料等要求,然而這些數(shù)據(jù)的分析往往是計算機不能達到的,需要結構設計人員對整個方案進行充分的例證,才能做出判斷。而這些判斷只能在結構設計的一般規(guī)律指導下,根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行,這便是結構概念設計。因此,結構概念設計是開展施工的必要前提。 </p><p> 3.2.2結構設計優(yōu)化處理的建筑抗震缺陷問題 </p><p> 結構優(yōu)化技術不僅能在降低成本、簡化施工方面得
16、到體現(xiàn),而且在建筑物的抗震方面也是頗有作為的。結構設計能夠使建筑物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,分析建筑物可能遭受的各種不確定因素成為結構優(yōu)化設計的重要內容。實際中,地震破壞最為難以預測,且破壞性最大。所以,建筑設計過程中應該未雨綢繆,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。例如:剛度均勻、對稱是減小地震對建筑物產(chǎn)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(fā)生的脆性
17、破壞;多道設防思想能使建筑物在特大地震作用下次要的構建先破壞,從而使整個建筑物得到局部的緩沖。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為結構優(yōu)化設計的重要指導理念。 </p><p><b> 4.結束語 </b></p><p> 結構優(yōu)化是系統(tǒng)工程,要求結構工程師與其他工種的設計人員密切配合,通過正確地使用結構分析軟件、選擇最佳結構體系、充分挖掘基礎設計的內在
18、潛力,運用科學的方法與手段,讓結構優(yōu)化貫穿設計的全過程,充分體現(xiàn)結構優(yōu)化的價值,使建筑功能更為合理甚至得到提升,使結構安全度和抗震性能提高,減少和避免設計差錯,降低工程建設造價,縮短建設工期。 </p><p><b> 參考文獻 </b></p><p> [1]張炳華.土建結構優(yōu)化設計[M].上海:同濟大學出版社,2008:34-36. </p>
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