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摘要:房屋建筑的性能指标有很多,如房屋建筑的安全性、耐久性、经济性和美观性等。而房屋建筑结构设计质量的优劣,关系到建筑物整体功能的发挥。因此,改革建筑结构设计理念,优化建筑结构设计方案不但是节约建筑成本,便于施工操作的具体措施,更是满足人们对房屋功能的需要,为广大民众提供良好舒适的生活居住环境。
关键词:房屋;结构设计;建筑结构;设计优化
1建筑结构设计优化的重要性
对房屋结构采用设计优化方案后,在与传统设计方式进行对比时,大约减少了6%―35%的建造成本。因为在采用优化的设计方法与技巧时,各种资源和建筑原料得到了合理的配置与充分的利用,而房屋内各个独立的单元也获得了更好的协调,这在一方面为有效的资源争取了最大的利用,另一方面为一定的空间要求节约了更多的资源。此外,在结构设计被创新性优化的同时,建筑的安全性并没有因此降低,居民的生命财产安全也并未因此而受到威胁。
在房屋结构设计中,通过采用建筑结构设计优化技术,可以在实现建筑的美学价值、实际使用价值和经济价值的同时保护施工现场及附近的生态环境,实现施工的绿色化,体现了我们在新时代之下,对保护环境与可持续发展战略的积极响应。
2房屋结构设计中需注意事项
2.1悬挑梁的梁高
悬挑梁对竖向地震比较敏感,一旦悬挑梁设计不合理,在竖向地震的作用下就会失去承载力。在房屋结构设计工作中,一些房屋结构设计人员虽然注重对悬挑梁强度进行检验,但是对悬挑梁的梁高不够重视,时常出现悬挑梁梁高过小的现象,严重影响了房屋的安全使用。
比如,悬挑梁的梁高过小会导致悬挑梁截面受到的应力过大,即使不受到地震作用,在使用的过程中悬挑梁也很容易发生徐变,导致梁板产生裂缝。同时,一旦悬挑梁的梁高过小,梁体变形幅度会越来越大,致使梁板的裂缝不断扩大。再比如,托墙挑梁的梁高如果过小,就会导致梁支座周围的墙体产生裂缝,并且裂缝会随着时间的推移而竖直扩散,当裂缝竖直扩散到一定高度后,又会斜向扩散,严重影响房屋的使用性。
2.2构造柱与承重柱
在房屋结构设计中,构造柱和承重柱必须要区分明确,可是一部分房屋建筑由于结构设计不合理,导致构造柱当作承重柱使用,严重降低了房屋的安全性和耐用性,下面两个例子就是构造柱当作承重柱使用可能导致的后果。
构造柱当作承重柱使用之后,会导致构造柱提前受力,使其对砌体的约束作用受到影响,在这种情况下,一旦房屋受到地震作用,应力就会集中于构造柱,导致构造柱迅速损坏。由此可见,如果将构造柱当作承重柱使用,构造柱就会失去应有的拉结作用,同时构造柱也成为了房屋结构中的脆弱环节,为房屋使用者带来安全隐患。构造柱的根基通常都位于地圈梁当中,因此构造柱的根基无法满足承重柱的抗弯、抗压强度,如果构造柱被当作承重柱使用,很容易导致构造柱下沉,使房体产生裂缝。
3房屋建筑结构设计中优化技术的实际应用分析
房屋建筑结构设计的主要目的是保证建筑的功能性、安全性、耐久性和美观性等。同时,房屋建筑结构的优化设计还要在满足各种功能的基础上,充分的考虑到建筑成本和施工人员的施工操作,以节约建筑资金和保证建筑的质量及工程的进度。设计人员对房屋建筑结构的设计优化可以分为三个阶段:
3.1第一阶段是变量的选择
通常情况下,对设计人员决定最终设计方案起到重要作用的参考数据,都可以作为变量工设计者进行选择。如工程的目标参数包括房屋价格参数和预期产生的损失参数,工程的控制与约束参数包括表示房屋架构可靠性能的参数等。如果房屋建筑的设计者以变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考指标,那么相应的建筑结构设计、编程和计算有关的工作难度将会降低,设计者也可以更好地找到符合优化设计的参考数据。
3.2第二阶段是对相关函数的确定
设计者要根据事先设定的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的那一组函数,从众多组相似的参考函数中进行合理科学的选取,并分析这组数据函数的相关各种性质,从而最大限度的降低房屋建造的成本费用。
3.3第三阶段是条件的衡量
处于对增强房屋结构稳定性和耐用性的考虑,房屋设计的约束指标应当包括房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性、受力限度和变形限度、结构的可塑程度和结构的确定程度等。在实际的设计过程中,设计者应当结合房屋建造工程的具体情况,对施工实际中的约束性条件和目标确定的约束性条件进行比较和分析,确保各种条件都符合相关的建筑规定要求,从而实现优化设计的目的。
4对房屋结构设计中的建筑结构设计优化几点建议
4.1房屋建筑机构优化技术的前期的参与
房屋建筑前期的设计方案直接影响建筑项目的成本,但是很多前期方案确定中却不包括结构优化设计技术,以致相关的设计人员在进行房屋建筑结构设计时,常常忽略建筑结构的和理性和可行性,这样不但增加了机构设计的难度,而且使房屋建筑结构的设计成本也相应增加。因此,设计人员在前期设计时要充分的融入优化设计方案,节约建筑成本。
4.2设计人员要注重细部优化
设计人员在注重整体设计的同时,还要加强对结构基本构建的精细设计。如尽量划分矩形板块的现浇板设计,增加现浇板的受力程度和避免出现拐角裂缝。随着计算机技术和优化设计理论的相互结合,优化设计已经从工程实践问题逐渐向数学问题过渡,因此,工程设计人员还要加强自身基于计算机技术的优化设计分析,使自身的设计更为合理和科学。
4.3决定计算方法
房屋结构设计过程中会涉及到很多计算程序,而优化建筑结构设计的过程,就是一个复杂变量和多种设计条件的计算过程。设计者在对各种数据进行演算时,要注意将附加约束条件的问题转换成不附带约束条件的问题,这样更容易求得计算结果。经常用于建筑结构设计优化的计算方法也有很多,这些计算方法各有利弊:设计者要根据现实需要,选择最简便的计算方法,以节省时间和精力。
4.4选择最优程序
在设计了房屋结构模型,并选择了适当的计算方法之后,设计者就可以进入选择最优程序的环节了。最优的设计程序应当具备功能完整、用途齐全、运转高效等优点。这种程序是由若干小程序组合而成的综合程序,在结构设计上发挥着重要作用。
4.5分析统计结论
在统计了各种数据计算结果之后,设计者要认真分析统计结沦,找出各种设计方案之间的相似点和不同点,并通过综合衡量,来确定一种最佳的方案。在分析结沦时,设计人员要注意从多个角度思考问题,不能遗漏某些易被忽略的细节问题。这是因为,房屋建造是一项成本较高的建设工程,涉及到各方当事人的利益:只有站在宏观的高度平衡这些利益关系,可能节约建设资金、优化建设方案。设计者应当妥善处理工程经济效益与工程技术含量之间的关系,不能只顾节约成本,而忽视了技术的改进。也就是说,在设计方案的选择过程中,既应当避免片面追求效益和利润的倾向,又应当避免片而追求技术创新的倾向。
5结语
总之,房屋建筑的优化设计不仅可以提高建筑的功能性、安全性和耐久性,而且还可以在满足人们对各种功能要求的基础上,提升建筑物的美观性和经济性。因此,房屋建筑机构设计人员应该在设计中,充分的应用优化技术,选择合理的建筑结构设计方案,降低建筑工程的成本。
参考文献
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