房屋建筑结构设计的经济性及优化技术运用 李敏

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:李敏
[导读] 摘要:建筑结构设计包括若干内容,设计师在设计过程中,不仅要考虑结构的安全性和功能,还要对结构的内容进行美学分析。
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        摘要:建筑结构设计包括若干内容,设计师在设计过程中,不仅要考虑结构的安全性和功能,还要对结构的内容进行美学分析。当满足结构设计的质量和细节要求时,优化技术的应用将主要集中在经济方面。通过科学的设计,进行成本控制,为项目建设各方带来更大的经济效益。为了优化技术的应用,保证结构设计的经济效益,首先要分析结构设计的经济相关内容。
        关键词:房屋建筑;结构设计;经济性;优化技术;运用
        1房屋建筑结构设计的经济性
        1.1结构外形
        设计师在进行结构外形设计时,会展开建筑结构综合性能分析,会在保证建筑美观性和实用性的基础上,对外形展开设计,以求通过优质外形,吸引更多民众进行交易。为保证建筑安全性,结构外形多以圆形和方形为主。如果采用圆形外形,能够达到有效减小建筑物墙体面积的效果,能够实现对装修以及墙体用料投入成本的有效控制,而这也直观证明了建筑结构外形和经济性之间有着密切关联。
        1.2用地面积和建筑层数
        在不考虑建筑光线要求的基础上,对建筑用地面积和层数进行分析可以发现,单位层数占地面积和整体建筑层数之间属于反比例关系,前者会随着后者的不断增加而出现逐渐减少的趋势,且建筑成本也会随之下降。在进行结构设计时,设计人员需要按照客户入住具体要求,展开光线分析与设计,要保证建筑空间居住适宜程度,进而保障房屋销售率。这就要求设计人员需要做好建筑物之间距离把控,并要保证楼层之间格局设计合理性,这就会造成建筑面积会随着层数增加而出现不断增加的趋势,建筑成本自然会随之增加,所以设计人员需要做好层数和建筑面积设计,才能避免出现建筑成本投入过高的状况。
        2优化设计原则
        优化设计原则主要包括三部分内容:(1)安全性。由于建筑设计会直接关系到建筑用户使用安全,是用户财产安全和生命安全的重要保障,所以在进行优化设计时,需要将设计安全放在首位,要以此为中心,展开结构优化设计;(2)功能性。在进行优化设计过程中,需要通过对不当结构进行删减、对建筑功能性进行增加的方式,提高建筑整体功能性水平,增加建筑空间舒适程度,以便将建筑实际价值和作用最大限度发挥出来;(3)经济性。对建筑材料使用展开优化,保证整体建筑成本投入的合理性,是保障工程参建各方经济收益的重要举措,也是优化设计技术应用的主要目标。设计人员需要在进行优化设计过程中,将经济性内容考虑到其中,以防出现预算过高问题,但一切要以保证建筑质量和功能性为基础,不可因为经济效益而出现盲目节省的状况。
        3提高房屋建筑工程结构设计经济性的策略
        3.1综合评估设计方案
        在设计前,设计人员应当在设计前采取一定的经济性限制控制措施,并以相关设计部门设计出的报价作为工程结构设计的经济性指标,以最大限度降低成本。因此要求设计机构提供设计报价,从而形成明确的经济性指标。灵活设计有利于控制工程结构的造价,因此在工程设计环节,需要设计人员灵活采取设计方法与思路,不能干篇一律使用标准图完成设计,此种设计虽然能够减少设计的工作量以及失误率,但其缺乏创新性的同时也不利于控制工程结构的造价。因此在设计环节,设计人员需要充分发挥自身专业能力,通过科学的结构设计平衡安全性及经济性。其次,还应对结构设计的各个阶段进行图纸规划,避免无效工程量的出现再者,应对结构细节施工进行优化,避免出现反复施工、返工的现象而导致成本增加。最后,还应对建筑工程结构设计进行预算管理,统一管理设计过程中所需要的建筑材料,并形成一个明确的经济性指标控制系统。
        3.2做好多参数设计安全累积问题控制工作
        受诸多因素所影响,建筑工程结构设计中常常产生多参数设计安全累积问题,譬如在钢筋混凝土结构设计中往往需要考虑到成本、安全等参数,这就造成多参数设计安全累积问题,进而导致结构设计经济性因此而大大降低。因而要想切实有效地提高建筑工程结构设计经济性,这就要求我们必须做好多参数设计安全累积问题控制工作。

为此,设计环节还需要不断积累完善设计理论,即深入把握概念性设计,在此前提下理清设计思路,因此概念结构设计成为确保结构安全性的重要措施。设计文件说明能够为施工人员提供明确的操作指示,设计人员应确保说明表述清晰的同时简单明确,确保施工人员理解设计内容。特别是复杂工程设计中,更需重视文件说明,确保施工环节的安全性与设计要求相符。设计过程中应当使用系统化及科学化管理,细分结构设计项目,其有利于审核完善工程子项目,同时保证设计环节不会遗漏需要计算的项目。由于相当一部分设计事故是由设计环节参数计算遗漏诱发的,因此需要在设计环节严格管理监督各方面参数的计算。
        3.3做好与相关部门的协调与沟通
        由于建筑工程结构设计涉及内容众多,其不单单指的是施工方面的问题,而且通常还设计到了许多辅助性工作与资料,因此在设计过程中,设计人员需要在设计环节主动同相关部门交流沟通,利于其及时获取全面准确的数据资料,从而改进设计经济性。设计环节容易因多个参数的设计引发安全积累,如钢筋混凝土的结构设计涉及到材料、钢筋数以及面积等,这些参数会影响结构设计的经济性以及安全性。因此设计环节需要综合评估选择多种不同设计方案,全面衡量参数变化,最大限度通过主要参数协调安全性与经济性,其选择的参数更为可靠精确。在经济学评价方面,多参数问题通常情况下都是使用比例关系,选择确定一个组为关键的参数表示其他参数,通过某个方程代表必要值,其他参数必要值需要根据这一参数来具体确定。此外,加强与相关部门的沟通与协调还有利于结构设计以及工程进度的按时完成,并起到控制生产成本的作用。
        4优化技术在房屋建筑结构设计中的运用
        4.1注重数字技术运用
        建筑物结构布置方式选择项目相对较多,同一建筑工程,一般拥有多种结构布置方案和结构分析方法。由于结构分析方式和建筑物设计有着密切关联,所以需要做好分析方式选择,以便找到最佳的设计方案。目前较为理想且应用效率较高的分析方式,主要以数据技术为主,BIM等新进技术的运用,使得建筑分析变得更加直观、高效。设计人员可按照事先采集到的数据,根据实际建设要求,展开仿真建筑模型建设,再依据3D立体模型,对各项细节设计进行调整,可实现对各部分设计方案的精准分析,及时发现设计不足之处以及交叉设计不合理问题,能够为最优方案设计提供精准技术方面的支持。
        4.2注重防震安全设计
        高水平延性分支体系是建筑抗震结构系统核心内容,设计人员需要通过提升建筑内部构件延性水平的方式,保证整体建筑抗震性能。例如,可通过将延性框架和剪力墙有机结合在一起的方式,完成框剪结构设计,增加建筑物安全性能。此外,通过保证刚度均匀以及对称布置方式的设计手段,也可达到提升建筑物抗震性能的目标,可以有效降低地震灾害对于建筑物的影响。
        通过对地震灾害的分析可以发现,特大地震发生时,通常会伴有多次余震,设计人员可按照这一特点,在结构中设置防震线,以求达到有效降低地震灾害损耗的目标。在具体设计时,可将次要构件放在地震先破坏位置处,进而通过损耗次要构件的方式,消耗地震能量,做好对重要构件的保护。设计人员需要尽量提高防震冗余度要求水平,通过构建屈服分布状态的方式,实现对地震能量的最大限度消耗,对建筑物形成保护。
        结束语
        由于建筑的结构设计与经济密切相关,因此在进行结构设计的过程中进行经济规划时,必须考虑到整个结构的安全性和功能性。通过合理应用优化技术,将项目的投资成本控制在最低水平,从而在保证项目整体施工效果的同时,达到工程成本控制最优化的目标,并确保参与项目的各方都能获得可观的经济效益。由于优化技术设计的内容比较广泛,本文不能一一阐述,所以本文的内容比较有限,只希望对产业结构设计工作的发展起到一定的启发作用。
        参考文献:
        [1]杜定发.房屋建筑结构设计优化方法及应用探析[J].中国住宅设施,2020(12):6-7.
        [2]吴学伟.房屋结构设计中的建筑结构设计优化研究[J].四川水泥,2020(12):303-304.
        [3]张志江.结构设计常见问题的分析和探讨[J].陶瓷,2020(11):113-114.
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