建筑结构优化设计分析 赵娇娇

发表时间:2020/8/5   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:赵娇娇
[导读] 摘要:降低工程施工成本的关键就在于建筑结构设计中如何加强优化技术的应用为基础,还需要保障建筑结构的安全性。
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        摘要:降低工程施工成本的关键就在于建筑结构设计中如何加强优化技术的应用为基础,还需要保障建筑结构的安全性。建筑的质量是一个工程的核心,也是设计人员最关心的问题,因此设计人员需要在保证建筑质量的基础下降降低建筑工程的施工总成本。根据设计人员翻阅资料得知,加强对结构的优化,可以让项目的总成本大大的降低,并且可以加强建筑的功能性,与此同时,有利于提升整体方面的功能。本文主要针对建筑结构优化设计进行见要分析。
        关键词:建筑结构;优化设计
        1 建筑结构优化设计的意义
        1.1 提高整体建筑的安全稳定性
        建筑工程设计的基本目标之一是保证建筑的安全与稳定,因此在进行结构设计时必须将安全性放在首位,通过优化设计不仅可提高建筑结构的安全性,还能提高整体建设质量,将合理的材料用在合适的位置,提现建筑的效能,延长建筑整体的使用寿命。可通过优化设计及时发现原来设计方案中存在的缺陷并进行改正,此外还要通过合理的受力计算与分析及时发现受力不合理的地方并加以处理。
        1.2 改善建筑的功能
        为提升整体建筑结构的质量,使建筑协调统一,且更具有实用性和外观的美观性,必须做好设计阶段的方案设计。通过设计优化及时改进方案中的不足之处并加以完善,可有效改善建筑的功能,使打造出来的建筑更符合宜居的特点。如住宅中通过合理地布置剪力墙与梁,可以方便住户后期改造,实现设计和使用很好的结合。
        1.3 提高建筑的经济性
        通过建筑结构优化设计,一方面可以提升整体建筑的性能,另一方面还能降低工程造价。因此在设计阶段进行合理的优化设计,可为建筑企业获得更多的经济效益,提升建筑的经济性。譬如可以通过含钢量和混凝土含量指标的测算,来控制建筑结构造价。
        2 建筑结构设计中优化的原则
        建筑工程结构设计优化应秉持一定的原则,这也是多年来在结构优化工作中积累的经验。首先是经濟性原则,根据工程结构设计的价值来进行优化设计,建筑工程的一项重要工作就是获取收益,特别是对房地产开发商而言,其投资建设的主要目的就是以一定的资金获取收益回报,在结构设计优化中也应关注建筑整体的经济性,从建筑构件、布局设计、材料性能等多方面入手,确保统一性,制订出符合工程质量目标、成本计划的结构工程方案。其次是安全性原则,安全性是结构设计必须具备的一项内容,工程结构设计是项目建设顺利开展的依据,其主要涉及基础结构、围护结构、屋顶结构等多项内容,在具体设计中应综合考虑各方面的安全性和稳定性,结合工期进度、成本费用进行合理控制,只有这样才能设计出符合人们审美且使用舒适的建筑物。
        3结构设计优化应贯穿项目设计乃至施工的全过程
        结构设计优化应贯穿项目设计阶段乃至施工阶段的始终。从建筑方案设计阶段即参与其中,有利于结构方案的优化选型,避免后续设计过程中因结构方案难以实现或成本过高,导致对建筑方案的颠覆性调整。同样,结构方案的合理性也应同时由建筑设计师评估是否对建筑方案的美观及使用功能造成影响。应优选与建筑体型及功能匹配,且具有较高效率的结构体系。特别是大型公建项目,建筑方案设计阶段的结构方案优化选型将直接决定整个项目的成本、工期及施工难度等,合理的结构方案优化比选是保证项目后续施工图深化设计及现场施工的有利保证。在施工图设计阶段,专项结构设计方案应逐个分析,逐个优化比选,确保各专项方案安全、合理、经济、高效。
        4建筑结构设计中需要注意的问题分析
        4.1 注重结构设计与新型技术的结合
        如今我国在进行建筑结构优化设计当中,主要是运用计算机来完成的,并且信息化的发展,在建筑优化技术当中的应断的增强,加强集团机技术和工程设计优化技术二者相结合,成为了未来的发展趋势,从当前人们在进行优化设计当中来看,计算机主要是用于工程数据的分析和工程的建筑模型方面,可以更好的看出建筑工程的是否稳定和安全,从而使设计人员更好的检查出弊端及时进行改善,与此同时,还可以更好的控制整体的功能性放面。给设计人员带来了极大的便利,能够在第一时间了解到的利弊情况。


        4.2 注重设计协调性
        建筑空间布局与人们的正常使用有着紧密的联系,协调性是提高建筑使用舒适度的一个重要话题,如果建筑与立体结构、平面设计之间缺乏关联性,那么建筑内部构造也就变得杂乱无章,在这种情况下设计人员须重视相互之间的影响,提高空间利用效率,在布局上展现更多的功能价值,实现全局协同的效果。如在进行墙体设计时应考虑内部空间布局下用户的生活需求,墙体与立柱位置需进行人性化设计,整个结构给人一种简单、舒适的设计思想,并实现立体、平面布局的协调性。
        4.3 选择节能指标较高的结构设计类型
        将建筑结构设计方案应用于结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上,提升建成后的整体效益。因此,需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种结构形式,分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高,且并不需要较多材料的选用,第二中结构设计由于其柱截面较大会影响内部家具的布置,而第三种结构综合适应能力较强,抗震效果好,且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点,在选择最优设计方案时同时需要从实际需求出发,将造价与后期效益均纳入考虑的范畴,据实际情况选择最佳设计方案。
        5结构设计优化的路径及方式
        5.1 确定准确的设计输入参数和条件
        结构设计优化的设计输入条件应真实准确,如地震力参数、风荷载参数等。重点项目应对地震效应、风荷载效应进行专项评估并出具相关评估报告,必要时采用振动台实验、风洞实验等手段,对地震影响系数最大值、设计地震分组、场地类别、体型系数等重要设计参数进行精细化的专项研究。确保设计输入参数及条件的准确无误,并在尊重客观事实的基础上争取更为有利的设计参数,而非一味照搬规范取值。
        5.2 确定合理的主体结构选型
        主体结构设计选型是结构设计的重中之重。一个项目主体结构选型的优劣是项目结构设计成败的关键。尤其对复杂超限项目的结构设计方案,应采取多方案比较,综合判别结构体系的安全性、经济性、合理性。并充分考虑部分结构构件对后期实际使用中的影响。如超高层建筑采用筒体外框架、筒体伸臂桁架方案的比较。再比如,混凝土结构体系与钢结构体系的比较。只有在结构方案设计阶段充分分析论证,才能给出结构方案的最优解。
        5.3 结构专项设计方案的精细化分析优选
        针对结构设计中的部分重要专项设计内容,应结合实际设计条件着重进行分析比较,优选最佳方案。如基础专项设计中,基础形式采用天然地基还是桩基,如采用桩基应采用预制桩还是混凝土灌注桩,选用何种桩径甚至成孔或沉桩方式等,均应结合地勘报告及设计试桩结论进行分析比较,并在施工过程中进行密切配合,结合现场实际情况进行不断优化。再如预制装配式结构专项设计时,预制构件拆分方案中在满足预制装配率的要求下,应充分考虑预制构件对结构安全性,施工工期、建造成本以及施工便利性的影响。只有通过专项方案的精细优化,才能保证结构合计的合理性和落地性。
        5.4 在充分论证的基础上采用新技术新材料
        采用新技术、新材料是一种高效实用的结构设计优化方法。可有效的实现项目建设节能节材或节省工期。如采用高强度钢筋实现有效降低钢筋用量、通过采用减隔震措施适当降低结构抗震等级、通过采用轻质材料减少结构自重以减少水平地震力作用等。但新材料、新技术的应用应经过充分论证且注意适用条件,不可过于激进。
        6结束语
        综上所述,建筑结构设计优化是结构设计过程中必不可少的步骤。结构设计优化并不是死抠钢筋混凝土,而是让结构设计更符合实际的客观条件和受力特性,更为合理,更加美观。所有的结构设计优化不应以牺牲安全性为条件,而应以保证结构安全为基础。在此基础之上,大胆创新,细致分析,不断精进,通过结构设计优化实现结构设计的核心价值。
        参考文献:
        [1]建筑结构优化设计[J]. 张玉交,孔艳奎.  中外企业家. 2019(15)
        [2]如何做好建筑结构优化设计[J]. 崔明亮.  城市建设理论研究(电子版). 2019(05)
        [3]工业建筑结构优化设计分析[J]. 周昌富.  工程与建设. 2019(06)
        [4]关于工程造价与建筑结构优化设计的关系研究[J]. 李琼,陈尚玲,王万春.  门窗. 2020(11)
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