结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

2016-12-29 18:15曹磊
建筑建材装饰 2016年11期
关键词:实际应用

曹磊

摘要:随着时代的发展以及人们生活品味的提高,对于房屋建筑的结构设计要求也越来越高。同时由于建筑行业的竞争日趋激烈,房地产企业迫于市场的压力,也在对房屋的结构设计进行优化和改善。本文通过对结构设计优化方法进行分析,研究其在房屋结构设计中实际应用的具体方法。

关键词:结构设计优化;房屋结构设计;实际应用

中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:1674—3024(2016)11—150—02

前言

在现代社会,随着人们物质条件的不断丰富,相应的其生活品位也在不断提高,对于房屋住宅的要求不再局限于过去的实用性,而是更多的关注房屋住宅的安全舒适以及时尚美观等。房地产市场为了能够满足客户的需求,以获取更多地经济效益,在进行房屋结构的设计时也在借助结构设计优化方法,通过对建筑面积以及实际面积进行统计和分析,进而实现房屋结构的优化设计。

1结构设计优化的定义及要求

所谓结构设计优化,即是指通过将建筑理论与实际工作经验相结合,对建筑进行结构上的优化设计。通过结构优化方法,对实际工程中的建筑结构进行全面的研究,使建筑的总体结构以及建筑各个分部衔接得到完善以及优化。在进行建筑结构的优化时应当尽量的减少建筑刚度与建筑质量的中心差异,尽量保持建筑物整体结构的规则以及其对称型,以保证结构设计可以通过相应的评审。同时建筑设计的优化也必须保证建筑物在水平的荷载下不会出现较为明显的扭转现象。在以满足建筑物其本身功能的情况下,尽量保持其竖直方向承重固件的居于同一垂直线上,在进行结构优化时,必须考虑工程施工的难度以及建筑项目的经济效益,对于需要耗费大量人力物力的投入才能完成的结构化应当尽量避免。即在进行建筑物结构优化时应当注意其经济性、技术性以及实用性,并且尽量符合客户群体的审美观点,以迎合客户的需求。

2房屋结构优化的意义

将建筑结构优化的方法应用于房屋住宅的结构优化,可以在一定程度上使房屋能够更受人们欢迎,在购房者进行选购时,能够具备一定的优势。相较于一些房屋结构设计理念较为落后的住宅小区,拥有安全舒适以及外观完美的房屋往往更能够赢得购房者的青睐,从而保证房地产企业在市场竞争能够稳居优势。同时对于房地产企业而言,其优势不仅在于能够迎合客户群体的需要,更能够降低企业的建筑开发成本,从而保证企业能够获得最大化的经济利益。传统房屋住宅设计理念很难做到这两点兼顾,但是,借助结构优化这一方法,可以很方便满足购房者以及房地产开发商的需求,因此将建筑结构设计优化应用于房屋结构的优化是有相当高价值的。

3结构设计优化方法在房屋结构中的应用

一个成功的建筑物既能满足人们对于生活的功能性需要,又能符合人们的审美要求,是在外观与结构完美结合下产生的。结构设计作为建筑设计工作的重点,主要包括对建筑基础的结构优化、对建筑顶部结构优化、对建筑周边护栏的优化以及对于建筑物其他各部分的局部优化等等。其中,在对房屋住宅进行结构优化时,应当依据考虑房屋住宅的具体情况,并考虑其整体的效应以保证正常的功能性,进而设置其平面规模,控制质量与刚度的中心差距,保证房屋住宅整体的受力均匀。

3.1房屋住宅模型优化设计

通过建立房屋住宅模型,可以将其中对结构优化具有一定影响的参数和变量提取出来,并通过这些数据建立初步的优化模型,依靠科学合理的计算,从而制定出房屋住宅结构设计的最佳优化方案。建立房屋住宅优化模型时,应当首先选择对于房屋整体设计具有一定程度影响的因素作为其变量,对于影响力较小的一些则可以作为参考数据,尽量做到模型设计的精简化,提高工作效率。其次便是统计房屋住宅的实际尺寸包括截面等具体数值,依据相关的函数进行标示,减少房屋设计的成本投入。最后则是制定实际的优化方案,对于房屋住宅的实际尺寸、建筑整体强度、房屋各部分实际受力情况、房屋形变以及房屋的整体外观等进行相应的制定,在制定相应的结构设计优化数据标准时,应当满足房屋住宅的构造要求,保证数据的实用性以及操作性。

3.2建筑方案优化设计

在进行房屋住宅的结构优化设计时,通常把可靠度当作其设计和制定实际方案的依据,但往往受到许多因素的约束和限制,甚至还会出现不具备线性相关关系的数值和因素,导致设计工作工作量冗杂。因此可以通过采用拉氏乘子等方法,对数据进行相应的转化,将其中对于实际设计所涉及到的约束性因素转化为非约束性,进而提高方案设计的效率。通过程序演算得出结果后,应当进行分析比较,依据实际情况选出最优方案。在对方案进行商议时,应从多角度全方位进行分析和考虑,例如房屋住宅的实用功能、安全性能、住宅的外观以及房地产企业的资本投入等多方面进行考虑,保证方案的合理与适用。

3.3房屋建筑的桩基优化

以某工程的小区住宅施工为例,通过对该小区的住宅建筑地基进行实地勘察并结合项目的要求,其桩基础以钻孔灌注的方式进行施工,并选择750mm的抗拔桩与承压桩。在施工时为了实现桩基的优化施工,在建设阶段采用预估柱进行下荷载,并依据地址宝报告的结果,提醒业主做好相应的桩基静荷载测验工作。该建筑项目的负二层地下室掩埋相对较深,并且拥有相当丰富的地下水,另外也有部分楼层的地下设计为三层,对于该区域在进行施工时应当设置抗拔桩,并计算其受力范围,依照土层的参数来确定抗拔桩的承力特征,从而确定具体所需要用到的钢筋数量,在满足承力要求的前提下减少工程成本的不必要投入。并且由于是提前进行了桩基的静荷载测验,因此也不会对工期造成影响,实现了桩基施工的优化设计。

3.4房屋建筑墙体设计优化

在对房屋的墙体结构优化设计,应当尽量保证建筑结构同房屋墙面的整体平整性以及紧密性,确保结构合理并且造型美观。而在对房屋的墙体与梁柱进行设计时,应当同样满足房屋建筑的平面要求,要确保每一间的开间面积以及纵向深度趋于一致。关于梁柱与墙体之间要尽量避免错位,保证房屋建筑每一层的横截面与房屋高度保持一致。在进行墙体结构的优化设计时,要尽量保持整体的简洁性,从而减少其工程投入。

3.5建筑上部结构优化设计

上部结构的优化在房屋结构设计中具有重要的作用和影响,一般来说要想对剪力墙结构的房屋建筑上部结构进行优化,就先要合理布设剪力墙,确保剪力墙质量均匀,促使对称楼层的平面刚度中心点与楼层的结构重心相重合,以此来削弱地震和风力等外力的扭转影响。在条件允许的情况下,我们还要尽量应用大开间的剪力墙构造,增加剪力墙的墙肢长,这样不仅可以缩减墙肢的数量,还能够在一定程度上减少混凝土的使用量。值得注意的是,如果房屋建筑所在区域的地质条件较差,并且建筑对于抗震性能具有较高的要求,在这种情况下我们就应当避免采用大开间的剪力墙构造。

3.6钢筋混凝土框架结构优化设计

在现在的房屋建筑中,钢筋混凝土是一个很重要的建筑部分,

绝大多数的房屋建筑采用的都是钢筋混凝土建筑的方法。所以进行进行钢筋混凝土框架结构设计的优化是十分必要的。对于一些钢筋混凝土框架结构体系的建筑,要实行优化设计就需要运用准则法。一般的情况下是根据建筑结构的截面,再运用有限单元法,针对房屋建筑的整体结构进行一个受力的分析,之后再进行结构分解,把每一构件的受力优化,在通过公式的计算,得出房屋建筑钢筋混凝土框架的优化结构。

4总结

通过将结构设计优化方法应用于房屋结构的优化,可以保证整体建筑结构的科学合理,保证建筑功能的完整有效,在符合购房者要求的同时提高企业的整体效益,实现互惠共赢。

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