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          建筑結構優化設計新方法探析

          更新時間:2017-01-18 10:49:44  |   點擊次數:4038次  |   來源:江西建材次  |   作者:張義 江西同濟設計集團股份有限公司

          對于一座建筑的整體結構設計優化而言,建筑結構的概念設計是十分重要的。運用概念設計的方法,能夠提高建筑工程的安全性及穩定性,將 各種外力所可能帶來的破壞效果降至最低。本篇文章將對建筑結構設計優化的方法進行探析。

          建筑結構優化設計新方法探析

          建筑結構設計優化是一個復雜而系統的環節,通常被納入綜合決策的部分。在實際優化環節,設計師既要考慮建筑的實用性和安全性,又要考慮其經濟性。建筑概念設計解決了這些不穩定因素,提高了建筑的整體價值。對可能引起建筑結構遭到破壞的的諸多因素進行研究,發現地震這一因素最難以控制,因為地震發生時,將會給建筑施加一個極大的作用力,同時地震又是難以準確預測的,所以,在優化建筑結構設計的時候,應該施加多種方法以達到提高建筑結構抗震的能力。在進行建筑整體結構設計的過程中,應注意運用上述的優化方法。

          1 建筑結構設計優化的意義

          如果設計方案中有不利于建筑結構抗震的因素,則對其進行調整, 無法調整時,則應放棄該方案。在建筑結構設計優化的幫助下,建筑在整體剛度方面應該達到均勻、對稱的效果,如此一來,便有效保證了建筑結構在地震作用下的安全性。此外,在實際設計環節還應綜合其他優化方式的應用,以提高建筑的抗震能力,如延性設計(延性設計能夠很好地保護地震中的建筑免受脆性破壞)和多道設防的設計方法(多道設防是指當發生劇烈地震時,“犧牲”部分次要結構去吸收地震能量,以降低地震對建筑主體結構的破壞效果)。

          1.1 能夠降低建筑總造價

          由于在建筑工程結構優化設計的過程中,按照現階段的社會建筑 行業發展趨勢進行分析,高層住宅與高層建筑在進行施工的過程中,建筑結構的層數越多,其建筑總面積也會逐步增加,與此同時,單位建筑面積占用的土地面積也會進一步的減小,為了在這樣的前提下進行用地的節省,在建筑結構設計方面就會采取將建筑房頂進行進一步的設計規劃,以保證該項工程的成本下降。

          1.2提高建筑結構經濟性

          在建筑結構設計的過程中,由于需要凸顯出該建筑的經濟效果,建 筑墻體面積與柱體面積會按照建筑物自身的層高進行荷載的增加,水衛、電氣的管線也會加長;相反降低層高,可節省。同時隨著建筑總高度的減小,建筑之間的距離也會減小,節約了用地。建筑面積相同,建筑使用不同的平面形狀時,它的外墻周長也會變化,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,同時其受力也會提高,增強了建筑的經濟性能。與傳統的結構設計相比,采用結構設計優化方法可以使建筑工程造價降低6%-34%。

          2 建筑結構優化設計的具體步驟

          對于建筑結構優化設計的具體步驟來說,可以分成以下幾方面進行分析。

          2.1 房屋結構設計的目標函數選擇

          在建筑工程設計人員對建筑工程進行設計的過程中,首先應該按照建筑結構的目標函數進行進一步的規劃與完善,采取相關的合理方法對建筑所能達到的安全標準內容進行面積參數的審核與確定,將這些條件進行明確的前提下,在按照建筑工程的材料情況進行進一步的計算與規劃,保證最終的計算過程能夠符合相關的建筑結構優化設計要求。設計人員在對其進行建筑結構優化設計的過程中,應該將建筑工程工程造價模式進行進一步的分析與選擇,盡可能的將最低的設計優化內容進行部署,以這種方式實現建筑結構工程總造價的降低目標。

          2.2 建筑結構設計的變量選擇

          在建筑工程設計階段,針對變量的選擇也是十分關鍵的一項內容,設計人員在對目標函數進行選擇之后,應該按照建筑工程自身的結構形式進行變量的選擇,這種變量的選擇就是將設計人員對可能影響建筑結構設計的因素進行控制與分析的過程,在該過程中,選擇因素中影響比較大的一項變量,并對其進行控制與計算,以這種方式將建筑結構的優化過程得以全面性的展現。

          2.3 建筑結構的設計約束條件選擇

          針對建筑工程結構的設計約束條件選擇內容來說,該項內容就是 指在建筑工程施工階段所出現的實踐工作問題,通過在建筑結構可靠性的優化與創新過程中對建筑進行定量與約束內容的判斷,讓相關的約束條件能夠全面符合與建筑結構的施工標準內容中,以保證實現優化的房屋建筑結構設計整體要求。比如,在建筑工程設計人員在進行設計的過程中,對于建筑的應力、建筑的尺寸大小以及建筑結構的強度都應該進行約束條件的審定,以此才能正確的判定建筑結構的實際施工狀況,將設計的優化內容得以最大程度的展現與落實。

          3 建筑結構設計優化與創新的具體措施

          對于建筑結構設計優化與創新的具體措施來說,可以分成以下幾方面進行分析。

          3.1 采用外形優化的措施

          在建筑工程施工階段,將建筑結構進行優化是我國現階段建筑行業發展十分關鍵的一項研究內容,我國的建筑行業結構設計需要相對應的優化與創新內容,設計人員在對建筑物進行優化設計的過程中,應該將實踐的工作經驗進行進一步的滲透,比如采用外形優化的模式,在建筑物原有的建筑截面上進行優化方法的融合,對建筑結構的框架類型與內部結構進行分析與調整,進一步提升建筑結構的設計創新能力。

          3.2 采用截面優化的措施

          由于建筑結構應該具備建筑整體可靠性與安全性的雙重標準,設計人員在對建筑物的截面情況進行處理的過程中,應該將安全與可靠的要求進行進一步的展現,以此來提升建筑物截面整體的美觀性與穩定性,使得建筑物能夠在結構優化的基礎上還展現出自身的美觀特性。

          3.3 采用拓撲優化的措施

          按照現階段我國建筑行業結構優化設計中出現的問題來說,設計人員可以采用拓撲優化的模式對現階段存在的問題進行優化升級,利用建筑結構的剛度以及理想分布狀況對建筑的整體結構質量進行進一步的提升。設計人員在對建筑進行優化設計的過程中,應該將建筑結構的剛度以及其他屬性進行進一步的分析,以保證最終的結構優化方案能夠為建筑的整體性完善做出必要的保證,更好的提升建筑結構的經濟效益以及美觀要求。

          4 結語

          總之,結構優化設計是在堅持可持續發展觀、充分利用有限資源的 基礎上提出的,是符合社會發展需要的有力舉措。本文對建筑結構空間利用率的優化進行了分析,對建筑結構優化的理念進行了簡單闡釋,希望能對類似工程建設提供一些幫助。

          參考文獻

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