房屋建筑结构设计优化方法及应用探析

发表时间:2021/3/19   来源:《建筑实践》2020年第34期   作者:刘辉
[导读] 在房屋建筑施工领域,针对建筑进行整体结构性优化是一个复杂且全面的工作,

        刘辉
        身份证号码:37078419890507****  山东潍坊  262400
        摘要:在房屋建筑施工领域,针对建筑进行整体结构性优化是一个复杂且全面的工作,在对房屋结构优化中需要不断改善结构的各项性能参数,以满足人们对房屋建筑的苛刻要求,同时在优化中需要企业不断创新技术,做好全面性技术研究,保持先进的创新理念,能够有效的提高建筑结构设计的整体性能要求。在优化前需要实地对建筑施工环境进行全面性勘察,了解水文地质情况,并根据地地理条件与用户需求对房屋建筑结构做优化调整,确保整个建筑结构优化过程符合科学性与标准性要求。
        关键词:房屋建筑;结构设计;优化方法
        引言
        房屋建筑是人们生产和生活的重要场所,其结构设计工作受到普遍关注。因而,若对房屋建筑结构进行设计优化并加以应用,可有效提升其设计质量,进一步满足人们的生活和生产需求,这同时也是当前所有的房屋建筑结构设计单位需要重点考虑的问题。
        1房屋建筑结构设计概述
        在房屋建筑工程建设过程中,结构设计是最重要的一个环节,建筑结构设计决定了建筑物的整体布局,建筑结构是专业的设计师在特定情况下设计的建筑的整体改观,为了确保整体工程质量有保障,建筑结构就必须要符合国家规定的标准,在规定标准内才能审理下来整体施工方法的许可书。建筑结构设计思路及内容主要体现在总体工程的设计图纸上,也就是说工程设计图纸就是在建筑结构的时候确定下来的。建筑结构设计方案主要是参考这个建筑物周围的环境,建筑物之后的用途,以及建筑物所在地区的气候条件来确定大致的方案,当根据工程质量整体的结构设计方案确定之后,就要根据这个方案的图纸进行相关的计算,这样就可以计算出结构相关的数据,大家千万别小看这个数据,数据一旦与实际工程情况不相符,则会导致工程质量不达标,进而影响到整个工程的交付进度和使用效果。而且结构数据计算的结果不够准确也可能造成施工方在施工的过程中出现房屋倒塌的安全隐患。
        2房屋建筑结构设计优化方法应用
        2.1建立结构优化模型
        要实现对房屋建筑结构设计的有效优化,首先就必须建立科学合理的结构优化模型。结构设计优化需要从大量变量中选择出最为重要的参数,通过这些参数建立函数模型,从而计算出最优解。一般来说,模型的构建主要可分成两大环节:首先,应选择最为合理的设计变量,这是构建模型的基础和关键,变量的设计将对参数的选择产生直接影响,科学合理地对变量进行计算可大大降低后期计算编程的工作量。其次,应对目标函数进行确定。相关人员应先找出符合函数条件的最优解,然后再确定约束条件,约束条件具体主要涉及到弹塑性、强度和尺寸等方面。在对建筑整体结构进行优化的时候,必须确保上述约束条件都处在规定范围内,尽可能满足设计的相关需求。
        2.2结构缝科学设计
        只有全面提高结构缝设计水平,才能保证房屋的稳定性,提高房屋使用寿命。要根据当地的自然条件,把握好地理因素,才能设计出合理的结构缝,提高房屋安全性。结构缝设计好坏是影响房屋安全的关键,要充分重视结构缝设计,对结构缝设计开展重点研究,提高设计水平与能力。所以说,相关的建筑企业要提高综合实力,以质量为基础,保证设计效果。那么,在实际设计作业期间,企业就需要全力投入,不能把眼光放在眼前,要保证房屋质量,提高对结构缝设计的能力,这样,才能有效保证房屋稳定性,避免房屋建筑工程坍塌的情况。相关设计人员要以现场为指导,深入施工现场对各种数据进行复核,做好相应勘察与分析,在掌握大量科学数据的前提下,把握好工程量,做好结构缝设计。

比如说,当前,房屋现浇板应用较多,进行设计时,要充分考虑到应力的问题,先分析现浇板受力面情况,这样,才能对现浇板设计条件进行全面把握,根据工程具体进度,合理使用材料,把控好施工有利条件,进一步提升建筑结构荷载力,要不断优化现浇板设计思路,明确设计目标,做好缝隙预留,通过结构缝的合理布局,有效提高房建结构稳定性与安全性。
        2.3排水结构协调优化设计
        现代房屋建筑工程中往往设有给排水专用房,其中涉及到大量的机械设备,如此一来就会加大建筑的负荷量,所以,在设计的时候应尽量将水泵设置在地下室中。需要注意的一点是,由于排水房间中的管道数量非常多,且管道规格尺寸各不相同,因此,必须适当加固楼板上的穿孔位,预留出满足规范要求的孔洞,最好不要让孔洞影响到水平方向管线对建筑梁结构的贯穿。若管道需要贯穿房屋的承重墙,则还要注重加强对墙体的维护,整个排水结构优化设计中,必须处理好结构布设与管网体系的关系,以免发生管道绕梁或柱的问题。
        2.4重视抗震设计
        为满足高层建筑结构的抗震要求,可以采取以下3方面的措施:首先是针对高层建筑的结构特点合理布置抗侧力构件,合理布置高层建筑内部水平方向的构件,在水平方向形成应力分布系统,提高高层建筑结构受力的连续性和均匀性。其次是提高地基的抗震能力。可以通过加深高层建筑桩基深度,从而提高建筑的抗倾覆能力和基础的稳定性。最后是优化建筑的承重结构,采用框架剪力墙结构。在地震灾害中,剪力墙可以吸收下部结构传递的地震能量而先被破坏,框架结构继续支撑上部结构,形成了抵御地震作用的二道防线,可以有效降低高层建筑损毁程度。另外,高层建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度,从而有效避免建筑位移问题。
        2.5消防结构设计
        高层建筑结构结构复杂,一旦出现火灾,建筑使用者的人身安全与财产安全会受到严重的威胁。为此,必须重视高层建筑的防火设计。首先,应合理设计防火间距。设计人员需要依照相关规定准确测量建筑物间的实际距离,需要注意的是,相邻两建筑之间的最佳防火间距应按建筑外墙间的最小距离进行计算,若外墙包含凸出的易燃构件,应从该构件外缘算起。另外,还必须设计安全疏散通道。通常情况下,需要尽可能多地设计几条便于人们疏散的安全通道。为加速烟雾扩散,安全疏散通道必须设计防烟区,对此,设计人员可以采取分割式设计,以有效控制火势与烟雾的蔓延速度。
        2.6提高建筑抗风荷载作用的能力
        为了使高层建筑抗风构件与结构设计的牢固性符合要求,对高层建筑结构进行抗风设计时,必须充分做好以下工作:(1)优化基础,只有高层建筑的基础部分稳定性较强,才能保证高层建筑上部分结构的稳固性。因此,明确混凝土的级配标准成为高层建筑基础设计最基本的工作。应尽可能购买高级配的砂石,增加基础持力层厚度,加设抗拔的锚杆构件,加强基础的牢固性。(2)通过改变建筑的轮廓设计、投影面积和高度,改变区域建筑布局,以及种植绿植等改变风荷载的强度和方向等,削弱风荷载对建筑的作用。
        结语
        在房屋建筑工程结构设计优化的应用实践中,设计单位应根据不同房屋建筑工程的实际情况,即其建设目标、结构特点、施工条件、经济条件等方面,强化结构设计优化思想,引入概念设计理念,促进房屋建筑结构设计优化工作的有效实现,推动结构设计优化工作工程应用,以提升房屋建筑工程结构的安全性、适用性及经济性。
        参考文献
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        [2]韦纬娇.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探讨[J].中国住宅设施,2020(03):43,63.
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