房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用

1、<p>　　房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用</p><p>　　摘要：房屋建筑的性能指標有很多，如房屋建筑的安全性、耐久性、經濟性和美觀性等。而房屋建筑結構設計質量的優(yōu)劣，關系到建筑物整體功能的發(fā)揮。因此改革建筑結構設計理念，優(yōu)化建筑結構設計方案不但是節(jié)約建筑成本，便于施工操作，更是為了滿足人們對房屋功能的需要，為廣大民眾提供良好舒適的生活居住環(huán)境。本文即詳細闡述了房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用要點

2、。 </p><p>　　關鍵詞：房屋建筑結構；優(yōu)化技術；細部結構；概念設計；地基基礎 </p><p>　　中圖分類號：TU3文獻標識碼：A </p><p>　　一、房屋建筑結構設計優(yōu)化的內容及其意義 </p><p>　　當前，我國經濟快速發(fā)展，人們對居住條件及生活環(huán)境要求越來越高，而對建筑房屋進行優(yōu)化設計，使其結構與美觀相互協(xié)調、同時

3、適用、安全、經濟以及便利是改善人們居住環(huán)境方面重要手段。房屋結構設計優(yōu)化理念注重以實際為準則，根據(jù)工程建設的基本狀況，以計劃成本為控制中心來進行的結構優(yōu)化設計，其內容就是利用對建筑基礎的結構、屋蓋系統(tǒng)的結構方案以及圍護系統(tǒng)結構方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關于結構優(yōu)化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關鍵參數(shù)的科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優(yōu)化結果方案。 </p><p>　　房屋建筑結構優(yōu)化設計

4、意義重大，一是大大提高建筑結構經濟性，房屋建筑進行結構設計優(yōu)化可節(jié)省材料，有利用抗震，減少內外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經濟性能。二是結構優(yōu)化設計大大降低了建筑工程的總成本造價。節(jié)約用地，大量資料表明，房屋建筑進行結構設計優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優(yōu)化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內部各個不同單元之間更加充分互相協(xié)調，提升了建筑工程結構設計的經濟性。 </p>

5、;<p>　　二、房屋建筑結構設計中結構設計優(yōu)化技術的問題 </p><p>　　現(xiàn)代的房屋建筑結構設計優(yōu)化工作是一個復雜的過程，關系著房屋建筑安全與否，是否經濟和適用。在房屋結構優(yōu)化設計中也會遇到一些問題。 </p><p>　　(一) 缺少詳細的勘察地質資料 </p><p>　　從現(xiàn)在的建筑結構設計工作來看，普遍缺少詳細的勘察地質資料，只是簡單的

6、依據(jù)相臨建筑的情況進行圖紙設計?？辈焓┕龅氐淖饔檬潜ＷC科學的進行地基基礎工作，并且達到最基本的安全保障。往往房屋設計工作人員只是把耐力數(shù)值控制到最小，就簡單認為房屋建筑結構沒有問題了，這種技術問題為房屋埋下了安全隱患。在對較軟地基進行處理時，忽略了墊層換土設計，只是根據(jù)經驗判斷處理。房屋結構設計過程中，對于較軟地基存在的安全隱患沒有足夠認識，單純依據(jù)個人經驗使用砂墊層強化承載力，對于其寬厚度缺乏精確計算，也造成了費用的浪費。 <

7、/p><p>　　(二) 構造柱設計存在的問題 </p><p>　　房屋結構設計中的構造柱可以設計為單一的受力柱，其橫截面與配筋必須達到規(guī)范的要求，如果房屋結構包含防震功能，還必須要滿足防震要求。當構造柱體被當做承重的主體應用時，這就會使構造柱體的受力提前了，從而限制了構造柱體對房屋結構的拉束功能的完全發(fā)揮，使整體房屋結構設計暗藏了安全危機。地圈梁通常會植入構造柱體，這種情況下是不需要另外設

8、置基礎的，可是當構造柱體充當了承重主體時，柱底部基礎抗壓能力必然會出現(xiàn)超負荷現(xiàn)象，裂縫也就產生了。在實際施工當中，處于承重梁下的柱體應當達到承重柱體的標準，假如承重梁的負載與跨度呈現(xiàn)最小狀態(tài)時，梁下也可以使用構造柱體。這時候就要對構造柱體的功能忽略不計，重新檢測墻體下半部分的抗壓強度，達到要求才能設計施工。 </p><p>　　(三) 抗震設計中存在的問題 </p><p>　　在抗震房

9、屋結構設計中，設計人員普遍認為六度設防可以看成是沒有設防。為了方便受力分析，設計人員往往把柱體橫截面較小設計，增加梁的線剛度，將梁設計成為鉸支梁，柱體的抗壓能力設計成軸心抗壓。這種操作方法能夠方便分析房屋結構的受力，但是給整體的房屋結構安全帶來了危險。忽視了梁與柱之間的彎矩約束，還有柱體的截面積較小，整個房屋結構一旦受力，抗彎能力明顯不足，造成了梁底顯現(xiàn)裂縫。 </p><p>　　(四) 承重墻設計中存在的問題

10、 </p><p>　　房屋結構設計承重能力時主要是通過樓板設計完成的，在房屋建筑結構設計中時經常將一些沒有承重能力的墻體安置在樓板上，之后還會把這部分算在同等效果的荷載力范圍內，樓板的配筋也會依據(jù)這個數(shù)據(jù)進行計算。除此之外，設計人員將立磚斜砌隔墻頂位置，造成樓板頂部出現(xiàn)裂縫。兩個方向同時產生彎矩的雙向板中的鋼筋是要疊放并且要保持縱橫方向，計算時應該依據(jù)雙方向的跨度。 </p><p>　

11、　房屋建筑結構設計中的優(yōu)化設計技術 </p><p>　?。ㄒ唬┓课萁ㄖY構優(yōu)化設計的階段 </p><p>　　設計人員對房屋建筑結構的設計優(yōu)化可以分為三個階段： </p><p>　　1、第一階段是變量的選擇 </p><p>　　通常情況下，對設計人員決定最終設計方案起到重要作用的參考數(shù)據(jù)，都可以作為變量供設計者進行選擇。如工程的目標參

12、數(shù)包括房屋價格參數(shù)和預期產生的損失參數(shù)；工程的控制與約束參數(shù)包括表示房屋架構可靠性能的參數(shù)等。如果房屋建筑的設計者以變化幅度較小或考慮因素較少的參數(shù)作為設計的參考指標，那么相應的建筑結構設計、編程和計算有關的工作難度將會降低，設計者也可以更好地找到符合優(yōu)化設計的參考數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2、第二階段是對相關函數(shù)的確定 </p><p>　　設計者要根據(jù)事先設定的房屋橫截面尺寸和鋼筋

13、尺寸面積的那一組函數(shù)，從眾多組相似的參考函數(shù)中進行合理科學的選取，并分析這組數(shù)據(jù)函數(shù)的相關各種性質，從而最大限度的降低房屋建造的成本費用。 </p><p>　　3、第三階段是條件的衡量 </p><p>　　處于對增強房屋結構穩(wěn)定性和耐用性的考慮，房屋設計的約束指標應當包括房屋尺寸、架構穩(wěn)定性、架構剛性、受力限度和變形限度、結構的可塑程度和結構的確定程度等。在實際的設計過程中，設計者應當

14、結合房屋建造工程的具體情況，對施工實際中的約束性條件和目標確定的約束性條件進行比較和分析，確保各種條件都符合相關的建筑規(guī)定要求，從而實現(xiàn)優(yōu)化設計的目的。 </p><p>　?。ǘ┓课萁Y構工程師要積極主動參前期工程規(guī)劃 </p><p>　　房屋建筑結構工程師要積極主動參與前期工程規(guī)劃是實施結構優(yōu)化技術的重點內容。因為，在實際施工中，房屋建筑結構工程建筑師難以把握對結構體系的受力的正確分

15、析，相關房屋建筑結構工程師要積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與逐步創(chuàng)新，使整個建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。 </p><p>　?。ㄈ┓课萁ㄖY構優(yōu)化設計要將概念設計結合細部結構進行設計優(yōu)化 </p><p>　　概念設計即是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法，是通過設計概念將設計者繁復的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個設計。但是概念設計應用于

16、沒有具體數(shù)值量化的狀況時，計算式不可避免與實際出現(xiàn)較大的差異，譬如在地震設防烈度就沒與不確定性，計算式與實際差別較大，因此，房屋建筑結構在優(yōu)化設計中，通過采用概念設計的方法，將數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)，同時設計人員在設計過程中還需靈活運用結構設計優(yōu)化的方法。在整個設計過程中貫穿一種抗震設防的思想且以概念設計作為重點指導設計。同時在設計的過程中，注重優(yōu)化細部的結構設計，譬如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。在選擇鋼筋型號時

17、，充分考慮其極限抗拉力等。 </p><p>　?。ㄋ模┓课萁Y構優(yōu)化設計要充分考慮下部地基基礎結構設計 </p><p>　　地基基礎是建筑結構設計的重要組成部分之一，地基基礎雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎影響很大。因此，房屋建筑結構中的地基基礎的結構設計優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如樁基礎，就要依據(jù)現(xiàn)場地質條件，綜合其他現(xiàn)場場地的條件因素

18、進行基礎選型及埋深等設計，選擇樁基類型，最大程度的節(jié)省造價。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　總之，房屋結構設計中優(yōu)化技術是復雜的系統(tǒng)工程，不但需要相關結構設計工程師正確地使用結構分析軟件、選擇最佳結構體系，同時，要大力挖掘基礎設計內在潛力，充分運用科學的方法與手段，大力降低工程建設造價，讓房屋結構優(yōu)化貫穿整個設計過程，從而體現(xiàn)出結構

19、優(yōu)化的價值，讓房屋結構設計功能不但更加適人們居住與生活，同時，大力提高其安全度與抗震性能。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]張紅友.優(yōu)化結構設計減少建筑投資成本[J].陜西建筑，2008.11. </p><p>　　[2]盧亦焱，黃銀燊，唐紅.房屋加層外框架結構方案的優(yōu)化設計[J].哈爾濱工業(yè)大學學

20、報，2009.4. </p><p>　　[3]肖偉.通過房屋結構優(yōu)化設計提高房屋抗震性能[J].福建建筑，2008.11. </p><p>　　[4]張英迪.試析結構設計優(yōu)化技術在房屋結構設計中的應用[J].科技與企業(yè)，2012.22. </p><p>　　[5]陳俊.淺談結構設計優(yōu)化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J].科技致富向導，2013.2. &l