時間:2023-08-30 16:25:37
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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.096
0 引言
房屋結構設計,是當下房屋出售過程中,銷量的最重要的影響因素之一。為了迎合顧客的要求,建筑結構設計優(yōu)化人才緊缺。建筑結構設計優(yōu)化在房屋結構設計中有著重要的作用,它涉及到房屋的安全性方面、實用性方面、美觀性方面等,使房屋除卻使用價值外,更具有其他的價值,讓人們的生活更加豐富,更有質量。
1 建筑結構優(yōu)化方式簡述
建筑結構優(yōu)化方式,是我們專業(yè)人員在長期的時間、實踐中總結出來的一種帶有科學化的、合理化的房屋結構設計的方式。它包含著很多的方面,比如房屋建設前期調查考研。這需要建筑設計師有長遠的目光,立足于整體,綜合多方面的聯(lián)系等做出基礎的決定;在設計時,還要考慮到建筑的難度,周圍環(huán)境的合理利用,消費者需求需要等。因此基于這些綜合條件下,設計師們的建筑結構設計優(yōu)化才能為房屋結構設計做到最好的效果。
總體而言,我們可以總結以下幾點:設計理念基于多個學科的知識,是跨領域的智慧集結體;建筑結構優(yōu)化,更注重房屋的質量,無論是怎么優(yōu)化,質量是基礎,切勿中看不中用;建筑結構設計向“外表”側重,即多側重于房屋建筑的外表設計,多注重房屋外部美觀性;建筑結構優(yōu)化方式緊跟社會主流,倡導衛(wèi)生環(huán)保理念 ;房屋建筑結構要求有特色,多利用環(huán)境的特色進行創(chuàng)意建造,且考慮施工便易度。
2 建筑結構優(yōu)化方式在房屋結構設計中的重要性
無論是怎樣的房屋建筑設計,首要所考慮的就是房屋的質量。并且在實踐中我們不難發(fā)現(xiàn),我們傳統(tǒng)地房屋建筑設計,質量保證是絕對主要的,因此在一定程度上忽略了一些“加分項”。當然除此之外,建筑結構優(yōu)化方式在房屋結構設計中還發(fā)揮著重大的作用。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,房屋占地面積越來越多,為了節(jié)省土地,房屋的層數(shù)不斷增加。這樣的高層次疊起,導致工程量增加,經(jīng)濟等的投入增加,房屋賣價也隨之增長,循環(huán)下來,最終導致消費者需要高價買房。
建筑結構優(yōu)化方式,是在多方面影響因素的基礎上做出的科學化房屋建造方式。它不僅提倡房屋建筑的質量,并且秉承著外表美觀的理念。從整體出發(fā),具體問題具體分析的設計,多方面考慮房屋建筑的造價問題,以最少的、最好的建造成本打造最優(yōu)的房屋,帶動經(jīng)濟的發(fā)展,為人們謀利益,當然這也是促進企業(yè)快速發(fā)展的重要保障。
總的來看,房屋結構設計中的建筑結構優(yōu)化方式是當前房地產(chǎn)相關企業(yè)重點發(fā)展的部分,收益利益的同時,也打造良好的品牌,長久發(fā)展。
3 建筑結構優(yōu)化方式在房屋結構設計中要求
建筑結構優(yōu)化方式在房屋結構設計的實踐過程中,無論是設計人員,還是施工人員,都面臨著巨大的壓力,想要達到房屋建造的最好狀態(tài),只有雙方共同協(xié)作才是最好的方式。
首先是設計人員。前面我們也提及到,設計是跨越了多個學科知識的智慧結晶,尤其是在藝術修為上,必須要有較深的造詣,才能夠擁有設計的靈感。除此之外,設計人員的整體性觀念必須要強。建筑結構優(yōu)化方式是基于多方面的影響因素。設計人員把握整體的設計,也要考慮當下房屋建造技術的程度,最大化的設計出既美觀又實用的房屋建筑。
其次是施工人員。施工人員并不是機械的按照設計師所設計出的房屋結構進行施工,其中也是含有靈活靈用的成分。當然,施工人員必須要遵守:質量第一、安全第一。為了提高自身的能力,施工人員應該多學習相關的理論知識,并將其應用到實踐中,在實踐中鍛煉自己、提高自己。
最后就是設計人員與施工人員雙方的巧妙配合。雙方應該積極溝通,為對方提供更好的理解,達到最優(yōu)的房屋結構設計效果,實現(xiàn)雙贏,促進經(jīng)濟的發(fā)展。
4 建筑結構優(yōu)化方式在房屋結構設計中的實踐
實踐出真知,只有經(jīng)過實踐的檢驗才能真正成為大眾所需要的。房屋結構設計也不例外。建筑結構優(yōu)化方式在房屋結構設計中的實踐,我們可以得出以下幾點:
(1)綜合理念的考慮。無論是哪種房屋建筑,在建造的過程中都有著層次性和多方性的特征。針對于房屋建筑的層次性,它包括著房屋建造的設計理念方面、構造方面、建造施工方面等。綜合理念的考慮,是極其重要的。
(2)施工期的規(guī)劃。當房屋建造時,施工時間是有規(guī)定的。但是建構結構優(yōu)化方式考慮到了多方面的因素,因此施工期間,房屋建造需要進行規(guī)劃,要考慮到房屋建造的階段性。
(3)房屋基本結構。對于一個房屋建筑而言,基礎打造是必修課。首先是房屋的樁,既要選好樁的材料、樁的位置,又要考慮好環(huán)境對樁的影響。其次是對于房屋上部結構[5]的考慮。房屋不倒,要考慮好受力的重心。在建造結構上優(yōu)化這些短處而且房屋的排水系統(tǒng)也是一個重點。在選擇排水管的時候一定要結合實際,適當選擇。
(4)房屋內線路鋪設。當房屋建造好之后,電路也是一個問題。首先要考慮好電路之間的關系問題,合理安排。其次要注意電線的鋪設,不能雜亂的在外,要注意安全。
5 結束語
綜合以上來看,建筑結構優(yōu)化方式牽扯到了方方面面,其中不變的理念就是房屋建筑的質量和外在美觀度的結合。無論是設計者還是施工者,又或是企業(yè)本身,都是在積極的探尋建筑結構優(yōu)化方式,期望能達到房屋建造結構的最優(yōu)。并且隨著時代的發(fā)展,我們相信,建筑結構優(yōu)化方式會更優(yōu)化,人們的住房環(huán)境會越來越美。
一、前言
近年來,人們對生活質量的要求不斷的提高,對房屋建筑的要求逐漸的從實用性向功能性、安全性、可靠性方向轉變,這給房屋建筑結構設計提出了更高的要求,如何提高房屋建筑結構設計質量,已經(jīng)成為房屋建筑企業(yè)亟待解決的問題,同時也是社會各界廣泛關注的焦點。通過將建筑結構設計優(yōu)化方法應用在房屋結構設計中,能夠有效的保證房屋建筑的功能性、經(jīng)濟性以及實用性。因此,文章針對房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)化方法實際應用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
二、建筑結構設計優(yōu)化方法的概念以及重要性分析
1建筑結構設計優(yōu)化方法的概念。建筑結構設計優(yōu)化方法是從理論、經(jīng)驗上對進駐結構設計進行優(yōu)化,以建筑結構優(yōu)化設計理論為依據(jù),同時憑借經(jīng)驗對建筑結構進行分析與認知,以此對建筑結構的整體進行優(yōu)化,是對建筑設計以及工程部分的設計優(yōu)化與完善。在進行建筑結構設計時,為了保證建筑結構設計的經(jīng)濟性,以及降低結構設計分析的難度,應該嚴格的控制建筑結構設計的所有環(huán)節(jié),進而保證建筑結構設計能夠滿足實際需求。
2建筑結構設計優(yōu)化方法的重要性。建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用,能夠實現(xiàn)對房屋建筑結構的優(yōu)化設計,不僅能夠有效的控制房屋建筑工程的造價,還能夠滿足建筑的實用性與美觀性。對于建筑企業(yè)來說,希望以最少的投資獲得最大的利益,因此必須保證房屋建筑結構設計的安全性、可靠性以及科學性,這就要求對房屋結構設計進行優(yōu)化。與傳統(tǒng)房屋結構設計相比,結構優(yōu)化設計方法的優(yōu)點在于:保證房屋建筑結構的安全性;合理協(xié)調房屋建筑結構內部的所有單位;合理的利用材料的性能;降低工程造價6%-35%。由此可見,通過將建筑結構優(yōu)化設計方法應用在房屋結構設計中,能夠有效的提高房屋建筑結構的安全性、實用性以及經(jīng)濟性。
三、建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的實際應用分析
1建筑結構設計優(yōu)化方法分析。建筑結構優(yōu)化設計方法主要包括以下幾種:(1)拓撲優(yōu)化方法,拓撲優(yōu)化方法的主要內容是尋找建筑結構剛度最理想的傳力模式或者分布方式,以此優(yōu)化結構的性能或者降低建筑結構的自重,拓撲優(yōu)化方法是結構設計初始階段提出的概念性設計,通過整數(shù)變量的形式或者邏輯變量的形式來表現(xiàn)建筑結構的實際分部形式,以此或者最佳的布局設計方案,該種建筑結構設計優(yōu)化方法與其他方法相比,其經(jīng)濟效益更高,更容易被廣大工程設計人員所接受;(2)外形優(yōu)化方法,外形優(yōu)化方法的研究時間相對較短,指的是在結構拓撲結構一定的基礎上,調整結構內部形狀與框架,以此對建筑結構進行改進與優(yōu)化,以對象為標準將外形優(yōu)化方法分為兩種,即桿系結構與連續(xù)體結構,對于桿系結構外形優(yōu)化方法,應該以節(jié)點作為為設計變量,然后進行截面優(yōu)化,通常采用分布優(yōu)化與綜合優(yōu)化進行求解;對于連續(xù)體結構,通常采用數(shù)值、解析兩種方法進行結構外形優(yōu)化;(3)截面優(yōu)化方法,截面優(yōu)化方法是采用有限元方法計算設計變量的所受應力與結構位移,通過科學的數(shù)學規(guī)劃方法以及靈敏度分析,實現(xiàn)對房屋建筑結構的優(yōu)化。
2建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的實際應用分析。文章以某房屋建筑工程為例,該房屋建筑工程采用鋼筋混凝土框架結構體系,建筑面積為6408平方米,由于施工現(xiàn)場條件有限,建筑平面長度設計為58.1米,寬度設計為15.6米。該建筑工程總共7層,層高設計為3.6米,走廊寬度為2.4米,房間開間進深為6.6米,地基承載力控制在120kN/O-140kN/O之間,由于冬季氣溫相對較低,并且地下水深度為7m左右,地下水、降水會對混凝土造成侵蝕,為了保證該房屋建筑工程的安全性和可靠性,需要采用建筑結構設計優(yōu)化方法對房屋結構設計進行優(yōu)化和完善,具體表現(xiàn)為:
2.1創(chuàng)建房屋建筑結構優(yōu)化設計模型。想要實現(xiàn)對房屋建筑結構的整體優(yōu)化,應該創(chuàng)建完善的房屋建筑結構優(yōu)化設計模型,具體步驟表現(xiàn)為:第一步,合理的選擇設計變量,在選擇設計變量時,應該將影響建筑結構的主要參數(shù)作為設計變量,例如約束控制參數(shù)、目標控制參數(shù)等,同時還存在一些影響相對較小、變化范圍也相對較小,能夠滿足相關設計要求的一些參數(shù),通常采用預定參數(shù)表示,這樣能夠有效的降低編制程序工作量、計算量以及設計量;第二步,確定目標函數(shù),在進行結構優(yōu)化設計時,應該尋找一組可以滿足預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋截面積等的函數(shù),以此降低工程造價;第三步,確定約束條件,為了保證房屋建筑結構的可靠性,在進行房屋建筑結構設計優(yōu)化時,應該確定優(yōu)化設計的相關約束條件,房屋建筑結構設計優(yōu)化的約束條件主要包括結構體系約束、應力約束、構件單元約束、尺寸約束、結構強度約束、裂縫寬度約束等,同時在進行房屋建構設計過程中,還應該對實際的約束條件與目標約束條件進行比較分析,以此保證所有的約束條件都能夠滿足相關的設計要求,實現(xiàn)對房屋建筑結構的最佳設計。
2.2設計計算方案與程序。在進行房屋建筑結構優(yōu)化設計時,設計人員應該對設計方案進行合理的優(yōu)化,在此過程中會涉及到眾多的變量與約束條件,設計人員在進行設計與計算的過程中,應該充分、全面的了解這些變量與約束條件,并進行科學的分析,采用數(shù)學計算方式,實現(xiàn)對房屋建筑結構的優(yōu)化設計。當創(chuàng)建了模型以及確定設計方案之后,設計人員還應該根據(jù)設計方案制定相應的程序,把相關變量錄入計算機,當出現(xiàn)設計變動時,應該改寫基礎結構,然后進行重新錄入,由計算機根據(jù)相關的編程數(shù)據(jù)得出相應的結果。
2.3結果分析。當計算機計算出結果之后,應該對結果進行分析,以此判斷設計方案的科學性與合理性。在進行房屋建筑結構設計時,應該保證房屋建筑結構設計滿足結構規(guī)范標準,這就要求設計人員從多個方面考慮,綜合分析之后更好的完善結構設計,降低建筑結構設計難度,在不影響整體施工質量的前提下,降低施工企業(yè)的施工成本。因此,在進行房屋建筑結構設計時,設計人員應該正視經(jīng)濟與技術之間的矛盾,通過優(yōu)化設計,有效的的解決經(jīng)濟與技術之間的矛盾,盡可能的降低施工成本消耗。
四、結束語
總而言之,房屋結構設計是一項復雜的系統(tǒng)工程,通過將建筑結構設計優(yōu)化方法應用在房屋結構設計中,能夠保證房屋建筑的安全性,降低投入成本,為人們建造安全、美觀、舒適、實惠、耐用的房屋建筑工程。
參考文獻:
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一、建筑結構設計優(yōu)化方法的現(xiàn)狀
隨著人們對生活品質的追求不斷提高,對于建筑而言已經(jīng)不僅僅停留在滿足實用性和安全性方面,而是追求經(jīng)濟性和美觀性等其他因素綜合方面的更高水平。
(一)設計優(yōu)化方法的現(xiàn)狀
由于近年來經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們的居住水平越來越高,對于高品質的居住環(huán)境需求越來越大。設計師在設計環(huán)節(jié)時需要考慮到各方面成本的因素,兼顧房屋結構的科學性和合理性。 現(xiàn)代的設計師不僅要有專業(yè)的設計方面知識,而且還要結合當今社會推出新穎別致的設計,才能保證設計出來方案更加的合理,更加的具有可操作性。結構設計優(yōu)化工作的靈魂就是科學合理的結構優(yōu)化方案設計。結合當今飛速的科學技術,科學技術水平以及設計理念,融入到房屋設計的結構中,充分考慮到房屋結構周圍的配套諸元,對周邊環(huán)境因素進行全面的了解,尤其是對人文環(huán)境進行實地考察,這樣就能將房屋結構的各項數(shù)據(jù)進行精確控制,并對房屋結構的設計進行優(yōu)化,使房屋結構更具人文性和實用性。
(二)建筑設計優(yōu)化過程中存在的問題
在房屋設計的過程中,很難把握的一個問題就是,對諸多元素的一個平衡,不能一味的追求低成本,而忽略對美觀性的設計和安全性的把控,避免出現(xiàn)顧此失彼的結果,找到兼顧各種元素的最佳平衡點,這才是設計優(yōu)化方法的初衷。另外在設計過程中,需要注意很多細節(jié)的問題,針對細節(jié)差錯要進行逐一的篩選、審核,避免影響整體房屋設計的觀賞性和實用性。再有像前文提到的,由于人們生活水平和生活質量逐步提升,人們對住房的要求具體到每一個設計的細節(jié),這對于房屋設計的實用性、觀賞性、新穎性的考驗越來越嚴苛,結果就導致房屋的設計優(yōu)化人員不得不發(fā)散思維,激發(fā)靈感,才能更好地設計規(guī)劃房屋結構和內部布局,使設計方案更加的精準,讓人們更滿意房屋結構的設計。
二、建筑結構設計優(yōu)化策略
(一)構建設計模型
在構建模型時,將設計的限制性條件提前規(guī)劃好,比如建筑結構的規(guī)劃尺寸、建筑物的整體強度、預應力參數(shù)的臨界點等方面。在設計的前期工作中,應當熟知這些限制條件,按照設計優(yōu)化方法來優(yōu)化設計方案,從而才能保證各項限制條件符合建筑構造標準,符合實際操作的具體要求。結構優(yōu)化的具體數(shù)據(jù)主要是通過構建結構優(yōu)化的模型計算出來的,通過一定比例的換算,使用精確地函數(shù)模型,提煉其中的相關變量,從而得出最佳的結構設計方法。
(二)優(yōu)化計算方案
一套完整而且合理的設計方案主要就是依靠科學的設計優(yōu)化方法,在優(yōu)化過程中個匯總各項參數(shù),而且各項參數(shù)也是復雜多變的,在優(yōu)化設計方案時,常常將約束性數(shù)據(jù)轉化為無限制的問題,綜合多種計算方法優(yōu)化出更為合理的設計方案。結合房屋具體實際應用情況,從房屋的整體結構出發(fā),既要考慮到設計完成后的功能性要求,還要兼顧到平面布局的規(guī)模進行優(yōu)化,合理地設計建筑整體布局和占地,精確計量建筑的質量中心和剛度之間差距,確保均衡力度的承載方向。
三、建筑結構設計優(yōu)化方法的運用
在房屋結構設計中合理的運用建筑結構優(yōu)化設計方法既實現(xiàn)了降低成本的目標,又能使建筑結構達到更為合理的初衷,有利于將經(jīng)濟效益與社會效應相結合,滿足人們居住的多方面要求,達到最優(yōu)的設計理念。一般來說,建筑結構設計優(yōu)化方法一般運用到建筑結構設計的前期設計環(huán)節(jié)、基礎地基設計、節(jié)能指標設計、對已有建筑的整體改造方案、結構的抗震效果設計等等。
(一)前期的設計環(huán)節(jié)
能夠對建筑物產(chǎn)生決定性作用的環(huán)節(jié)就是前期的設計環(huán)節(jié),它是決定方法的總體規(guī)劃的前提,也影響著建筑物的總投資資本,是定位建筑服務功能的基本依據(jù)。然而目前的設計方案,很少在前期的建筑設計環(huán)節(jié)中運用設計優(yōu)化方法,在前期的設計中往往會忽略結構設計的合理性和科學性,這些失誤會對建筑結構的設計造成很多負面影響,甚至會影響到建筑的實用性和安全性的重要需求。在前期設計中運用較為合理設計方案、選擇可行的結構形式,規(guī)劃合理的設計方案,為科學、使用的建筑打下堅實的基礎。
(二)建筑地基的結構設計優(yōu)化
加強建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的運用,希望能夠設計出更加符合以人為本的科學房屋結構。建筑物的地基是整體結構的關鍵部分,也是優(yōu)化設計的關鍵部分,只有完成好地基的結構設計實現(xiàn)最優(yōu)設計,才能保證后續(xù)的施工設計優(yōu)化。根據(jù)其建筑物的整體規(guī)劃、服務功能不同,地基的施工優(yōu)化法法也不同,結合實際建筑特點,精確測量地形數(shù)據(jù),在優(yōu)化時首先考慮建筑物穩(wěn)定性作為前提,再兼顧人文形態(tài),其次還要兼顧工程的成本造價,從而優(yōu)化出最佳的施工方案。
(三)節(jié)能指標的結構設計優(yōu)化
建筑結構設計方法在房屋結構設計中的運用主要是為了提升房屋建筑的整體效益,滿足人們的建筑需求,降低工程造價,實現(xiàn)觀賞性和實用性的最佳平衡。選擇節(jié)能指標較高的結構設計是比較明智的選擇,一般的建筑結構形式分為三種,即框架結構、短肢剪力墻結構和框架與剪力墻相結合的結構??拐鹦Ч詈玫木褪强蚣芙Y構,選用的材料不是很多;柱截面較多的是第二種短肢剪力墻結構,但是這種結構會影響建筑物內部家具的選用和布局;即抗震效果好又不影響家具布局的就是第三種結構設計,綜合適應性比較強。這三種方案結合成本因素進行考慮,各有優(yōu)劣,這就需要建筑設計的優(yōu)化方法根據(jù)實際情況決定最佳的設計方案。
結語:
將建筑結構優(yōu)化方法應用于房屋結構設計中,能夠實現(xiàn)提高建筑結構的經(jīng)濟性、降低工程總造價的目標。選擇科學合理的建筑材料,將優(yōu)化設計方法運用前期設計、建筑地基設計、節(jié)能指標選擇等諸多環(huán)節(jié),不僅能節(jié)約建筑工程成本,而且還能使建筑物實現(xiàn)美觀性與功能性的統(tǒng)一,實現(xiàn)更好的經(jīng)濟和社會效益,更加符合科學發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展理念的要求。
一.建筑結構優(yōu)先設計方法理論及應用
(一)房屋結構設計中上部結構的優(yōu)化設計分析
建筑結構設計優(yōu)化方法的概述建筑結構設計優(yōu)化方法是從林論上和經(jīng)驗上對建筑結構設計進行優(yōu)化。建立與優(yōu)化上部結構的模型首先應布置適宜的剪力墻,且將應將剪力墻的平面具有對稱以及均勻分布的特點、有機結合樓層結構的重心以及樓層平面的剛度中心等原則有效遵循,進而將風荷載的作用下以及水平地震下扭轉效應盡量減少;如果建筑房型是允許的那么應將大開間的剪力墻的結構形式優(yōu)先采用,且將剪力墻的墻肢總數(shù)減少,也就是在樓層的側向具有相同剛度時可將剪力墻混凝土的用量大大減少。但是 ,如果建筑物處在較差的地質條件中,那么建筑對于抗震的要求就會隨之提高,所以,這就要求盡量避開大的剪力墻結構進行采取措施。例如,若是確定好墻柱之后,跨高比在五米以上,那些框架梁高度英愛采取跨度的十二分之一;另外,建筑樓板的厚度也應該與規(guī)定的相吻合??傊课萁Y構設計中的中上部結構都需要進行合理的計算分析,這也可以算是一種概念的優(yōu)化。
(二)房屋結構設計中建筑以及結構協(xié)調優(yōu)化設計分析
再設計的過程中要配合建筑結構以及建筑平面,進而將美觀和適用結合起來以實現(xiàn)它設計目標。布置建筑墻柱應該同建筑物中平面功能的要求相滿足;為了實現(xiàn)構件的標準化應盡量的統(tǒng)一各個房間的開間進深;而建筑體系在保證盡量簡單的同時墻柱應該難以出現(xiàn)錯位現(xiàn)象,且截面的面積也不該有太明顯的變化發(fā)生,也不可以對夾層結構進行設置;在那些應力集中或者是受力復雜的轉角地方不要設置樓梯或者電梯,以免造成安全事故。規(guī)則且簡單是建筑整體的布置中要遵循的原則,并且為了避開扭轉效應應該避開讓建筑鋼心和質心重合在一起。
(三)房屋結構設計中結構以及電氣之間調優(yōu)化設計分析
如果電氣管線容易導線形式安裝與金屬管外部或者樓板以及墻體處,有可能使預制結構施工困難。因此,若管線貫穿了建筑梁在梁預制的時候應該將孔洞提前留下,并且抱著墻體的厚度與梁寬度一樣。大部分房屋的建筑內部電梯房具有較多空洞在里面,同時也有較多的預埋構件。所以,在房屋設計時候應該單獨計算電梯房應該具有的強度,從而保證設計合理的同時對施工質量的安全進行有效的保障??傊?,在對房屋建筑工程進行建筑結構設計的過程中,設計人員必須嚴格遵守相應的結構設計規(guī)范,不僅僅是要了解設計規(guī)范中的相關條例,而且要與房屋設計的實際情況向結合,對優(yōu)化方案進行合理應用。
(四)房屋結構設計中整體優(yōu)化以及局部優(yōu)化設計分析
層次性和復雜性這兩大類系統(tǒng)性設計特點是所有建筑項目設計中都包含的部分。復雜性主要包括構件選用、材料、結構選型等,層次性主要包括設備安裝系統(tǒng)、結構設計系統(tǒng)和建筑設計系統(tǒng)等多個方面,并且每個系統(tǒng)也可以分成多個子系統(tǒng)。進行設計的整個過程若是優(yōu)化每個子系統(tǒng),那么實際上將局部之間橫向的聯(lián)系切斷。疊加起來的整個工程沒有具有最優(yōu)化的整體。事實上,每一項的設計環(huán)節(jié)最優(yōu)化的方案都很多,也就要求再設計的時候要根據(jù)每一個階段的形制進行優(yōu)化選擇,而不是一概而論。在每個階段的優(yōu)化選擇,確保了建筑工程的質量提高了建筑壽命的同時可以大限度的提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。
二.房屋結構設計中建筑結構優(yōu)化方法的重要作用
(一)降低投入,提高經(jīng)濟性
建筑結構優(yōu)化方法在我國現(xiàn)階段國情與發(fā)展趨勢來看,主要表現(xiàn)為高層建筑,基于這種情況,減少資金的投入是房屋建筑與時代相符合的一點。對房屋建筑結構進行優(yōu)化設計可以全面發(fā)揮各種設備的性能,這樣不僅可以降低工程造價,減少資金的投入,為企業(yè)贏得最大的效益。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示,建筑結構優(yōu)化設計后,房屋建筑成本大約可以節(jié)省百分之十到百分之三十,成本大幅降低,并且各個結構之間的聯(lián)系也更加緊密,從而大大提高了其經(jīng)濟性。事實上,建筑結構優(yōu)化設計方法有許多特點,如其多學科聯(lián)合性廣、美觀性強、實用性強、又有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點,便于施工管理等等。
(二)提升建筑的安全性
通過房屋結構的優(yōu)化設計,對原來方案中的不足缺陷進行彌補,大大提升了建筑的合理性和安全性,提升了房屋的承受能力,在正常的維護下具有足夠的耐久性嗎,確保了房屋的安全使用。這種安全性在一定程度上就是可靠性,我國現(xiàn)在建筑會出現(xiàn)一些事故,如電梯事故,地震洪水等導致的房屋塌陷等,這些直接導致人們對建筑選擇及其謹慎,所以這種可靠性對于建筑及其重要。所以建筑師要在保證安全性的前提下,不斷創(chuàng)新。
三、小結
本文作者從 多方面分析了房屋結構設計中建筑結構有先設計方法,優(yōu)化升級房屋建筑,希望可以對建筑業(yè)起到作用,并且將更加適宜的物質生存和發(fā)展環(huán)境提供給民眾,最后簡單說明了房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)先方法的重要作用,不僅僅是對合理性、安全性等的優(yōu)化,而且對美觀性也作出了要求,進一步增強了整個房屋建筑結構優(yōu)化設計的價值。
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[2]張巖;《建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用分析》;現(xiàn)代裝飾(理論)雜志;2014(06)
中圖分類號:TU318 文獻標識碼: A
目前,人們生活水平不斷的改善,在房屋建筑方面,不但對其安全性和實用性增加了要求,同時對美觀性和經(jīng)濟性的要求也提高了一個層次。因此,在房屋建筑結構設計中必須有效實施優(yōu)化設計才能滿足人們對房屋建造的各種要求。也就是說,在房屋結構設計中應用建筑結構設計優(yōu)化方法,才能使房屋結構具有美觀性、經(jīng)濟性、合理性、實用性。除此之外,仍需要結合優(yōu)化方法和設計方法,發(fā)揮建筑結構的使用功能和空間使用率,實現(xiàn)建筑結構的預期目標沒,控制工程造價,使房屋建筑業(yè)獲取最大利益。
1、房屋結構設計中需要注意的問題
社會體系中建筑物屬于一種藝術產(chǎn)品,建筑師設計一個合格、滿意的建筑物,應當結合建筑物的結構功能、配置和美觀性進行設計。結構設計在房屋建設中占據(jù)著非常重要的位置,同時對完善和充分發(fā)揮工程功能起到重要的價值。而科學合理的設計結構功能主要取決于是否合理利用建筑資源,同時在建筑工程中也可以作為減少突發(fā)性損失的解決方法,所以,在建筑設計中應當根據(jù)結果設計分析整個建筑物的構造,并對其應當注意的問題尋找合理化的解決對策,對房屋結構設計具有重要的價值。
1.1基礎工程的合理設計
基礎工程配合和支撐是建筑結構的前提條件,從建筑工程方面考慮,地基施工的質量高低對建筑物的高低起著重要的作用。設計一份合理的基礎工程方案有助于增加整個基礎工程的功能性、耐久性,同時對于建筑設計結果的耐久性和適應性也有著重要的指導意義。所以,選擇合理、實用、安全的基礎工程設計方案,同時針對地質勘察資料中存在的不確定因素進行研究和探索,并找到一份科學合理的解決方法,對房屋結構的設計具有重要的意義。
1.2鋼結構的合理設計
鋼結構的應用在房屋結構中占據(jù)非常重要的位置,通過減少柱的截面面積和使用輕質墻板,提高面積使用率。在建筑結構中將鋼結構體系用于住宅建筑可充分發(fā)揮鋼結構的延性好、塑性變形能力強,具有優(yōu)良的抗震抗風性能,大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、臺風災害的情況下,鋼結構能夠避免建筑物的倒塌性破壞。鋼結構失穩(wěn)包括整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn),因此,構件或框架的穩(wěn)定性成為設計的主要問題,在這種設計前提下,在選擇和應用合理的構件或框架之前必須對相關資料進行分析和研究,及時解決與設置有關的受力問題。對于提前解決與受力相關的問題,在結構中很大程度上增加建筑的穩(wěn)定性,同時對抵抗地震問題也起到了一定的作用。
2、房屋結構設計優(yōu)化方法
造價在建筑結構設計工作中是一項最為重要的步驟,并且在整個工程中也是最為關鍵的問題。針對控制造價的高低應用結構設計優(yōu)化技術的效果非常顯著,對于整個工程而言可以獲得非常滿意的經(jīng)濟效益[1]。所以,在工作中,相關施工人員和設計工作人員應當以合理適用、經(jīng)濟科學的設計理念進行設計和實施,選用現(xiàn)代化的科技手段制定一個合理的建筑設計方案,從而達到建筑工作的條件和設計的要求,同時在一定程度上也使工程造價得到了控制,使工程實施經(jīng)濟效益最大化。
3、在建筑結構設計中結構設計優(yōu)化技術的應用
在建筑結構實踐中結構設計優(yōu)化技術和方法是研究和討論房屋設計的主要課題之一,主要內容是針對建筑工程項目中前期設計、整體設計和抗震設計所研究出的一項解決方法,實施這種結構設計方法不但可以有效控制工程造價,也保留了功能性能的合理設計,對實現(xiàn)更大的經(jīng)濟利益具有重要的作用。
3.1前期設計優(yōu)化應當注意的問題
前期方案在結構設計中必須得到確定,從而明確設計方案的方向,并且確定后前期方案對建筑的總投資也會產(chǎn)生直接的影響。目前,在前期方案設計中設計者對階段結構設計并未進行研究和分析,在進行進駐設計時大部分的設計者都會忽略設計的可行性和合理性,這也是房屋結構中存在的常見問題[2]。這種設計方案對建筑設計結果會產(chǎn)生很大的影響,同時也可能會增加基礎結構的設計難度,從而增加建筑的總投資。相反,若在前期方案設計中設計者加強了對階段結構設計的重視,將其與實踐情況結合,制定合理的設計方案和結構形式,則可以滿足不同類型的建筑物要求,也就為下一步驟的實施起到了良好的鋪墊作用。
3.2直覺設計優(yōu)化技術與建筑結構設計
針對某個建筑方案在沒有相關數(shù)據(jù)信息的條件下,會使設計產(chǎn)生很多不確定因素,并且增加設計難度,根據(jù)類似建筑方法采用直覺設計,則會設計出不同的結構布置設計發(fā)方案。建筑物在結構布置確定的基礎上,若發(fā)生同種負載現(xiàn)象,也會早出各種分析的方法,同時,荷載、材料、設計參數(shù)的取值在分析過程中也不是一成不變的,處理建筑物細部的方法也有許多不同的手段,這些問題必須通過設計人員進行分析和探索,計算機還不能夠完全解決以上問題[3]。而對判斷各種想法的可行性,首先應當遵守一般的相關規(guī)律,再結合工程實踐經(jīng)驗進行設計,也就是直覺優(yōu)化技術。
3.3在建筑設計中概念設計處理的實際問題
在建筑設計中采用概念設計的主要原因是對建筑物設計中可能遇到的各種問題進行分析,針對的處理問題具有多樣性和不確定性,并且通過概念設計可以在最大程度上降低由于某種原因導致建筑結構受到的破壞,或者避免建筑結構受到破壞。在導致建筑結構受到破壞中地震是破壞性最大的不確定因素,所以,必須將抗震作用重點加入到建筑設計過程中,在各個設計方面都要增加抗震所示,應當避免對抗震產(chǎn)生不利影響的因素。在房屋結構中減小地震的重要方法就是剛度勻稱和對稱,而在地震作用下延性設計對防治結構發(fā)生破壞具有重要的意義。
3.4建筑地下室層數(shù)的優(yōu)化
在設計過程中,若地下室層數(shù)與實際地下室層數(shù)不相符,則可能會造成彎矩設計值的增大系數(shù)乘錯位置,對筑基礎的抗震能力產(chǎn)生一定的影響。在設計過程中應用概念設計,考慮到了上層結構和地下室層數(shù),并且在填寫信息時結合了實際情況,這樣可以同時推算出地基和基礎底板的縱向載荷,對抗震設計的計算具有重要的意義。
4、結語
隨著城市規(guī)劃建設的完善和國民生活質量的提升,房屋建筑業(yè)為了適應和滿足人們對房屋設計的要求,對房屋結構設計不斷的進行改制和完善。目前,建筑的裝修和設計已經(jīng)成為現(xiàn)階段房屋建筑的主要潮流,而建設過程中房屋質量問題已經(jīng)成為常見的問題,所以,設計中加強對建筑基礎設計的重要性,將建筑結構設計優(yōu)化方法應用在房屋結構設計中,不但解決了由于忽略設計而增加設計難度,也在一定程度上增強了抗震效果,保證了建筑結構的實用性和安全性,同時也控制了工程造價,增加了建筑企業(yè)的經(jīng)濟利益。
參考文獻:
[1]牛海燕.建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用[J].城市建設理論研究(電子版),2012,(22):35-36.
[2]何冬霞.建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的實際應用[J].中華民居,2013,(30):18-19.
1引言
近年來,隨著人們物質生活水平的不斷提升,人們對生活質量要求越來越高,人們要求建筑物不僅具有適用性和安全性特點,還要有注意經(jīng)濟性及外表美觀。設計人員在實際設計建筑結構過程中,為盡快完成建設工作,通常會注意考慮工程施工建設的便利性。所以,設計建筑結構時,要利用各種優(yōu)化方法來滿足人們各方面要求,研究建筑結構設計的優(yōu)化方法對房屋建筑建設具有重要意義。由于建筑結構資金占房屋建筑總投入比例很高,通過優(yōu)化房屋結構設計,既能確保建筑質量安全,還能減少建設成本,提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
2建筑結構設計優(yōu)化方法的內涵和特征
建筑結構的設計優(yōu)化方法是全面考慮建筑方便的同時,把結構設計方法和藝術學、審美學充分結合到一起,把房屋建設的目的和房屋功能全涵蓋的結構設計方法,再優(yōu)化選擇各種結構設計方案,挑選既適用又安全、美觀的建設方法,確保房屋建筑質量、建設方便性及經(jīng)濟性。所以,建筑結構設計的優(yōu)化方法有一些基本特征:美觀性較強;涉及很多學科,多學科的聯(lián)合性較廣;實用性很強;方便建設施工管理;既環(huán)保又節(jié)能;具有較強的科學性。建筑設計師在設計建筑結構過程中,也要敢于創(chuàng)新,不斷提出新的優(yōu)化設計方法。
3優(yōu)化建筑結構設計方法的重要意義
在設計房屋結構中充分運用結構設計優(yōu)化技術不僅能夠提升建筑工程質量,還能提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益。我國一直提倡可持續(xù)發(fā)展理念,爭取市場效益的最大化,這就要求建筑企業(yè)不僅要滿足房屋建筑結構的長遠效益,還要盡量減少建筑結構短期投資。和以往傳統(tǒng)房屋結構設計比較,運用設計優(yōu)化方法能夠降低建筑工程建設成本,提高優(yōu)化方法技術,實現(xiàn)建筑企業(yè)充分利用建筑材料。伴隨我國高層房屋建筑越來越多,人們更加重視房屋建筑怎樣既滿足時展需求,又能減少建設投資的問題,而優(yōu)化建筑結構設計是充分發(fā)揮機械設備和建材性能,對人們所關注的房屋建筑問題具有重要促進作用。房屋建筑結構設計如果得到優(yōu)化,房屋結構各單元就能實現(xiàn)有機整合,進而提高建筑質量,確保人民安全居住環(huán)境。以往傳統(tǒng)建筑結構十分注重安全質量,建筑建設成本方面控制工作做的不到位,工程設計時期成本很高,結構設計也常存有缺陷,外觀也不夠精美,這些都難以滿足現(xiàn)代人們對房屋的心理需求。設計房屋結構過程中運用建筑結構設計的優(yōu)化方法,技能把經(jīng)濟價值、審美價值、生態(tài)戒指及使用價值有效結合到一起,還能降低房屋建設成本,節(jié)省施工材料,確保房屋結構安全,具有很高的藝術性,提高房屋建筑綜合效益。
4建筑結構運用結構優(yōu)化技術的步驟
4.1建立建筑結構優(yōu)化模型
選擇設計變量過程中,要把對建筑結構具有重要影響的主要參數(shù)看出變量,例如:約束控制參數(shù)和控制目標參數(shù)。對變化范圍小、影響較小或局部有關要素可以滿足設計要求的參數(shù),可以利用預定參數(shù)表示,進而減少計算數(shù)量和設計數(shù)量,變成工作量減少,工作效率自然會有所提升。確定目標函數(shù)十分重要,優(yōu)化建筑結構設計過程中,需要運用滿足預定條件的已失效概率函數(shù)及對應鋼筋截面面積,進而降低建筑工程總的建設成本。有房屋結構設計優(yōu)化來講,一定要保證結構具有較高可靠度,確定優(yōu)化設計有關約束條件,約束條件主要含有結構強度約束、構件單元約束、裂縫寬度約束、應力約束、尺寸約束等約束條件。設計房屋結構過程中,一定有認真比較和分析目標約束條件和實際約束條件,保證每個條件均滿足要求,爭取獲得最佳設計。
4.2合理設定優(yōu)化設計方案及有關程序設計
按照可靠度所做的房屋結構優(yōu)化設計有著多約束條件問題且有很多復雜變量,分析計算過程中,通常要將有約束條件的優(yōu)化問題轉成沒有約束優(yōu)化問題求解。優(yōu)化設計常見的計算方法有復合形法、拉氏乘子法和Powell法。根據(jù)可靠度所進行的房屋結構設計優(yōu)化模型和實際設計過程中利用的計算方式,為更好的實現(xiàn)它們的效果,可以把這些變成具有較強功能且運算速度非??斓倪\用程序,進而讓優(yōu)化設計方案得到全面實施。
4.3綜合結果的分析
計算結構設計得出各種結果后要對這些結果進行分析與比較,通過選取各種方法的優(yōu)缺點選擇效果最好的設計方案。分析計算結果時,一定要全面考慮有關問題,并多角度分析這些問題。結果分析在整個建筑結構優(yōu)化設計里占有重要地位,選取科學的設計方案可以確保房屋建筑安全性、美觀感和實用合理性,并降低整個房屋結構的建設施工成本。優(yōu)化建筑結構過程中,需要注意重視有關建筑技術要求,全面考慮對建筑工程具有重要影響,分析過程中,必須全面考慮科學配置,進而才能實現(xiàn)預期目標。
5結構設計優(yōu)化在房屋建筑中的應用
5.1建筑階段性優(yōu)化和壽命優(yōu)化
建筑工程使用年限期間內,對各個階段都要做相應優(yōu)化。房屋設計人員必須清楚每個階段特征,按照實際計算分析結果確定優(yōu)化方式,進而能夠科學優(yōu)化工程整體壽命。最終不僅確保建筑工程建設質量,而且提高建筑施工企業(yè)經(jīng)濟效益。
5.2建筑局部性優(yōu)化和整體性優(yōu)化
房屋建筑在設計方面均具有相應復雜性與層次性特征。站在層次性角度看,含有建筑結構有關體系、整體設計體系及安裝體系,每個單獨體系也都含有很多下屬體系。設計人員設計房屋過程中,要對應優(yōu)化每個下屬系統(tǒng),突破關聯(lián)橫向性。站在復雜性角度看,房屋建筑復雜含有選取建筑施工材料和選取建筑物零部件。對每個房屋建筑來說,都要從整體上開始優(yōu)化,才能實現(xiàn)真正的設計優(yōu)化。
5.3建筑上部結構優(yōu)化
設計房屋建筑上部結構需要先構建對應模型再進行系統(tǒng)優(yōu)化??茖W設計剪力墻工作非常重要,剪力墻的設置要注意確保剪力墻整體質量均勻,才能使樓層平面剛度中心點和樓層整體結構重心相重合,進而減少風力或地震給建筑帶來的破壞性作用。建設房屋建筑過程中,要盡量大開間構造剪力墻,加長剪力墻墻肢的長度,進而減少墻肢數(shù)量。
5.4結構優(yōu)化和排水系統(tǒng)優(yōu)化、電氣優(yōu)化相協(xié)調
排水系統(tǒng)房間機械設備的荷載強度與荷載能力都很大,一定要把機械設備布置在地下室,并確保管道預留深度和尺寸能夠滿足規(guī)范標準要求,加固樓板自身鉆孔位置。除此之外,注意水平方向管線有可能會貫穿梁或柱,盡量降低管線貫穿梁或柱現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。房屋建筑里的電氣管線安裝通常是利用導線形式裝于樓板、墻體或金屬管體外部,這種安裝方法會增加預制結構施工難度,因此,若要把管線穿過梁體,需要在梁體預留孔洞,并確保墻體寬度和梁體寬度相同。
6結束語
建筑結構設計優(yōu)化在建筑結構設計中占有重要地位,合理選擇結構設計方案既能滿足有關技術要求,還能節(jié)約建設成本。建筑結構的設計優(yōu)化是一個綜合性很強且十分復雜的系統(tǒng)性問題,設計人員一定要不斷深入研究結構設計優(yōu)化方法,不斷提高自身水平,敢于創(chuàng)新,為人民居住提供安全保障。
1.前言
固體藝術中較為重要的一類為建筑,其集設計、結構、美觀于一體。通常情況下,對于房屋結構而言,其設計方面要求做到美觀、安全、經(jīng)濟、適用,且便于施工作業(yè),與此同時要盡可能將空間利用度提高,最大化以及充分發(fā)掘有限資源,進而將經(jīng)濟適用目標有效實現(xiàn)。為了將上述目標實現(xiàn),在設計上就應廣泛應用優(yōu)化方法,在突出結構安全、造型美感的同時,促使房屋合理、經(jīng)濟。
2.各類建筑結構設計的優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用分析
2.1房屋結構設計中上部結構的優(yōu)化設計分析
建立與優(yōu)化上部結構的模型首先應布置適宜的剪力墻,且將應將剪力墻的平面具有對稱以及均勻分布的特點、有機結合樓層結構的重心以及樓層平面的剛度中心等原則有效遵循,進而將風荷載的作用下以及水平地震下扭轉效應盡量減少;如果建筑房型是允許的那么應將大開間的剪力墻的結構形式優(yōu)先采用,且將剪力墻的墻肢長度適當加長,這樣可將剪力墻的墻肢總數(shù)減少,亦在樓層的側向具有相同剛度時可將剪力墻混凝土的用量大大減少。與此同時因為暗樁是剪力墻的結構中采用最多鋼筋的部位,在采取大開間的剪力墻后可在較大程度上將暗樁中鋼筋用量減少;然而如果建筑物處在較差的地質條件中,且建筑對于抗震亦有更高要求,那么應盡量的避免對大開間的剪力墻類結構進行采取;確定好墻柱之后跨高比在5以內的連梁高度通常采取窗頂以及樓層間高度[1]。若跨高比在5以上,具有較大跨度的那些框架梁高度應采取跨度1/12;建筑樓板的厚度應同相應規(guī)定相滿足,且將樓層層高與層數(shù)準確輸入,進而可對每個樓層對應荷載進行正確計算;有效確定構件后就要進行人工的修改以及干預如梁端的鉸接設置與框支梁柱的定義、風荷載、混凝土的容量等相關參數(shù)與定義,使計算模型匹配于實際建筑;最后要電算設計結果,且對電算結果所具有的合理性進行分析。
2.2房屋結構設計中樁基礎的優(yōu)化設計分析
從樁型的角度而言灌注樁以及預制樁是樁基礎主要包括的兩類。因為成樁的整個過程中較難把握灌注樁的質量,同時其施工的周期同預制樁相較而言更長,所以滿足基礎總重、上部承載以及沉降控制基礎上應將預制樁盡量使用。且因為通常的情況下基礎深度不斷增加的同時,相關地基土對于樁端阻力與樁身側摩阻力亦出現(xiàn)不斷增大的現(xiàn)象,所以選樁時應盡可能的選取長度較大的那些;從樁位的角度而言,要想減少鋼筋用量與基礎底板的厚度應將軸線樁盡量采用,亦在剪力墻下盡量的對其進行布置。
2.3房屋結構設計中結構以及給排水的調優(yōu)化設計分析
因為給排水的專用房間內具有設備基礎與設備存在,同其他房間相較而言其具有更大荷載。所以應在半地下室亦或地下室內盡量設置水泵間;由于給排水的房間內具有粗細不均且數(shù)量眾多的管道,所以預埋件以及預留孔洞的位置與尺寸應較為準確,且有效加強樓板孔的局部。且對于水平管道將梁柱穿過的現(xiàn)象要盡量避免;在管道將承重墻穿過時應將加固措施有效采取;為了避免管道繞梁以及繞柱的現(xiàn)象發(fā)生要確保結構布置將良好條件創(chuàng)造給管網(wǎng)系統(tǒng);在建筑內尤其為高層的建筑內布置空調設備時應同衛(wèi)生間、樓梯以及電梯等布置于核心區(qū)域內,所以進行結構設計的整個過程中應將該類房間內的樓面負荷重點考慮,以免此類房間內因為管道較多而導致超載現(xiàn)象發(fā)生。
2.4房屋結構設計中建筑以及結構協(xié)調優(yōu)化設計分析
在設計的過程中要密切配合建筑結構以及建筑平面,進而將美觀實用以及結構合理的目標有效實現(xiàn)[2]。布置建筑墻柱應同建筑物中平面功能的要求相滿足;為了實現(xiàn)構件的標準化應盡量的統(tǒng)一各個房間的開間進深;而建筑體系在保證盡量簡單的同時墻柱應較難出現(xiàn)錯位現(xiàn)象,且截面的面積不應具有明顯變化發(fā)生,與樓層內的標高之間盡量的維持一致,亦不可對夾層結構進行設置;在應力集中亦或者受力復雜的那些轉角部位不可布置樓梯與電梯,應將輕質材料盡量使用在非承重的構件中,而為了減輕結構的自重對承重構件進行選用時可將高強材料有效選取。規(guī)則且簡單是建筑整體的布置中應遵循的原則,且為了避免出現(xiàn)扭轉效應要盡量使建筑的剛心以及質心重疊在一起。
2.5房屋結構設計中基礎優(yōu)化設計分析
對軸線樁進行采取的前提下應將條形承臺盡量選用。如果建筑物不具備地下室,那么應對條形的承臺梁進行布置;如果有地下室那么應將水底板以及條形的承臺梁有效采??;若如果建筑具有較低高度,那么承臺梁高就可等同于地下室中止水板的厚度;如果建筑具有較高高度,那么應該依據(jù)計算來確定梁高。通常止水板荷載取值應依據(jù)上部結構的總重中20%同水浮力的和以及上部結構的總重中30%當中更大的部分來計算。然而當前部分人覺得該值要以最不利的水位來對水浮力進行考慮。
2.6房屋結構設計中結構以及電氣之間調優(yōu)化設計分析
若電氣管線易導線形式安裝于金屬管外部亦或者樓板以及墻體處,有可能使預制結構具有較為困難的施工。因此若管線貫穿了建筑梁在梁預制的時候應將孔洞事先留下,與此同時保證墻體厚度同梁寬度一樣。若無法保證一樣,那么應確保墻體一側的平面相齊于梁側平面,進而確保管線不會在墻體的外面。絕大部分房屋的建筑內部電梯房具有較多空洞包含在里面,亦具有較多預埋構件。因此應單獨計算電梯房所具有的強度,進而確保設計合理的同時對施工質量的安全進行有效保證[3]。
2.7房屋結構設計中整體優(yōu)化以及局部優(yōu)化設計分析
層次性以及復雜性這兩類系統(tǒng)性設計特點為所有建筑項目設計中皆包含的部分:而從復雜性而言主要包括構件選用、材料、結構選型等;若從層次性而言主要包括設備安裝的系統(tǒng)、結構設計的系統(tǒng)以及建筑設計的系統(tǒng)設計等方面,且每個系統(tǒng)又可分為較多的子系統(tǒng)。進行設計的整個過程中若優(yōu)化每一個子系統(tǒng)亦或者分系統(tǒng),那么實際上是將局部之間橫向的聯(lián)系隔斷,疊加起來而形成的那個工程并非具有最優(yōu)化的整體。
2.8房屋結構設計中壽命期內的分段優(yōu)化設計分析
在限定的那些使用期限以內,每一項目工程中每一環(huán)節(jié)可以挑選的設計方案皆很多,換句話而言即每一個階段皆有優(yōu)化的方案存在。相關設計人員可依據(jù)每個階段性質對對應的一些優(yōu)化方法進行選取,也就是說優(yōu)化工程的壽命期,最終在每個階段皆優(yōu)化項目,確保建筑施工質量的同時將企業(yè)的經(jīng)濟效益大幅提升。
3.結束語
近些年來,我國經(jīng)濟、社會與科技取得不斷提高,而廣大民眾的生活亦隨之不斷提升,民眾對于房屋建筑亦具有更高的要求,要求建筑本體的環(huán)保性、經(jīng)濟性、安全性以及功能性較強。而建筑結構的優(yōu)化設計可將上述目標較好的實現(xiàn),因此現(xiàn)在及未來房屋建筑結構的設計人員應遵循優(yōu)化設計原則,優(yōu)化升級房屋建筑結構,進而將更適宜的一個物質生存以及發(fā)展環(huán)境提供給民眾。
【參考文獻】
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A 文章編號:
1 結構設計優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)
在從事項目設計過程中,不僅要考慮其美觀實用,還要講究安全可靠。也就是在突出其適用的同時,還要緊緊抓住美觀這個環(huán)節(jié),這就是結構的優(yōu)化。這種優(yōu)化的方法,站在建筑理論的角度,這種設計優(yōu)化,分為項目分部結構和項目總體結構的優(yōu)化等兩個方面。而項目總體優(yōu)化包括了系統(tǒng)方案的設計、圍護結構方案以及結構的細部設計等。其中,也包括了選型、整體的結構布置、受力和造價分析等。因此,在項目施工過程中,要本著一切從實際出發(fā)為原則,結合現(xiàn)場實際情況,以效益為第一原則進行設計優(yōu)化。
作為項目建筑師,必須在保證安全的前提下,進行設計優(yōu)化。并且,對于一些新的模式以及結構,要敢于嘗試。在設計時,建筑師,既要滿足自己的設計意圖,平面部分要對稱、規(guī)則外,還要盡可能地縮小中心度的差異;縱向部分,要滿足其使用功能,承重的部件要上下均勻貫通,盡可能減少設計上以及結構上的困難,縱向的剛度要循序漸進,避免應力過于集中。
2 建筑結構設計優(yōu)化方法的應用及實踐價值
2.1 結構設計優(yōu)化方法的應用
結構設計優(yōu)化,分為項目分部結構和項目總體結構的優(yōu)化等兩個方面。其中,分部結構優(yōu)化包括了基礎方案的優(yōu)化、房蓋系統(tǒng)的優(yōu)化、圍護部分的優(yōu)化以及細部設計的優(yōu)化等。以上部分也包含了造型、受力以及造價的分析等。并且在規(guī)范設計以及滿足其使用功能的基礎上,結合現(xiàn)場施工情況,爭取最大化的經(jīng)濟效益。
2.2 結構設計優(yōu)化方法的實踐價值
本文經(jīng)過研究與實地考察得出,作為建筑不僅要滿足其長遠的經(jīng)濟需求,在建筑投資上,也要盡可能減少支出,并且在建筑的結構以及安全性和合理性上,做出長遠的規(guī)劃。按實際來說,采用結構設計優(yōu)化的的項目,不僅可以大大降低工程的造價,一般比原有預計可降低15%到30%。[1]可以依據(jù)合理的材料及性能,讓建筑在各個結構層面與空間內,達到統(tǒng)一協(xié)調和安全的目的。同時,依據(jù)優(yōu)化方案,還可以對整體建筑進行決策等。因此,工程結構的優(yōu)化技術,是我們實現(xiàn)既經(jīng)濟又安全,既美觀又實用的唯一途徑。
3 房屋建筑結構設計與經(jīng)濟性的關系
在用地方面,很講究用地面積。一般來說,用多少地皮和房屋的設計結構有著很大的關系,特別是對于高層建筑而言,其總的建筑面積可以被算作是各層的面積之和。由于層數(shù)的增多,其間距也必須加大,必須按照一定的比例,進行遞增。
③由于層數(shù)的關系,對建筑面積的影響也很大,但影響的程度也根據(jù)結構的不同而不同。隨著房屋層數(shù)結構的增加,對于接觸的載荷量要求增大,出于安全的考慮,在其承重的結構方面,墻的厚度,柱和梁的粗細等,隨著層數(shù)的增加,在承載等級以及抗震方面,都會相應提高。這就會令房屋的造價提升。
③由于層數(shù)增高,在各個方面的投資都要相應增加,在其結構的設計以及經(jīng)濟性上,不僅要注重安全,也要設計合理。比如,層高需要增加的基礎抗震能力以及承載能力,相應水衛(wèi)以及電氣管線的增加等。房屋層面的高度,決定了材料、能源等的費用,這些都會造價產(chǎn)生影響。[2]
4 結構設計優(yōu)化方法
任何一項工程要做到美觀實用,是設計以及建筑的完美結合。首先在設計上要求安全適用,在施工過程中,要經(jīng)濟美觀,同時,在建筑過程中,便于施工。而這種結構優(yōu)化設計,不僅從技術層面解決了建筑中遇到的難題,也提高了結構設計的方法。使房屋達到了真正意義上的經(jīng)濟適用。在建筑結構設計的優(yōu)化上,主要體現(xiàn)分部的設計優(yōu)化和工程結構中整體的優(yōu)化。
4.1 結構優(yōu)化設計模型
有關于結構設計上的優(yōu)化方法,主要從在各種影響因素中,找出主要的變量參數(shù),并以此建立函數(shù)模型,結合科學的方法,得出最優(yōu)的答案。其模型的建立主要遵循以下步驟:一是對主要變量的選擇。在通常環(huán)境下,對變量的選擇,都是基于影響較大的因素。對工程中涉及到的所有參數(shù),按照其重要性劃分出各個等級,先進性預定參數(shù)的制定,那些影響力小的都劃到預定參數(shù)中,以便減少編程中的工作量。二是確定其目標函數(shù)。運用函數(shù)計算,找出符合條件的答案。按照條件來確定最優(yōu)方案。對于房屋結構設計優(yōu)化中,在約束條件的選擇上,包含了很多的內容,比如要考慮應力的影響、裂縫寬度、尺寸和一級強度等,在正常條件下,極限狀態(tài)到最后的終極狀態(tài),其彈性的約束力以及約束條件等,都要符合工程項目的設計以及施工的整體要求。
4.2 結構優(yōu)化計算方案
由于在房屋設計以及結構優(yōu)化中,涉及的變量較多,約束的條件也很多,因此,對于這個非線性問題,要求我們在做這個方案過程中,要能以繁化簡,把有約束條件化為無約束條件,在此基礎上進行各種的計算。在這方面,常用到符合型法、以及Powell法等。[3]我們只要在完成計算方案的基礎上,進行編程就會得到最終的優(yōu)化答案。
5 結構設計優(yōu)化技術的實踐應用
房屋結構設計的優(yōu)化,由于其涉及面廣,目前來說,應用比較廣泛。利用這種優(yōu)化的方式,在不改變房屋各種性能的條件下,起到了降低成本的作用。這種房屋結構設計優(yōu)化方法,在項目整體設計中,都可以得到廣泛的應用。也可以作為前提的設計,也可以用于舊房屋的改造等各種項目的各種環(huán)節(jié)。但是,在實際的應用中,也有幾點需要注意:
5.1 結構設計優(yōu)化應注意前期參與
由于項目的設計方案,都會影響總的投資金額。在前提方案中,這種影響尤甚。但是,由于前期方案在設計的過程中,對其結構的可行性以及合理性,考慮的并不全面。但其設計的結果,卻可以直接影響到下一步對結構的設計,這在很大程度上,增加了結構設計的難度。因而增加了項目的總體投資。假設在方案擬定的初期,就加進來結構的優(yōu)化設計,作為結構設計者,就可以根據(jù)建筑的不同類別,來擬定合理科學的結構,出具完備的設計方案,從而形成一個良好的開始。
5.2 概念設計結合細部結構設計優(yōu)化
在結構設計優(yōu)化中,對于一些概念性的設計,由于缺乏具體的量化指標,就如抗震以及防裂度等,由于其參數(shù)的不確定,在進行計算的過程中,就會出現(xiàn)與現(xiàn)實不符的情況。因此,面對這樣的問題,就需要采取概念設計,用以往的數(shù)據(jù)作參考,把人的靈活性以及智能充分發(fā)揮出來,達到最優(yōu)化的結果。
作為設計者,在對宏觀進行把握的同時,也不要忽略細部的設計。比如異形板的裂縫現(xiàn)象。在鋼筋的選擇上,也要充分考慮到它們的極限抗拉力等因素,在滿足其塑性的基礎上,選擇適合建筑施工用的鋼材。比如,因考慮到現(xiàn)澆板的受力,作為設計者在冷軋帶肋鋼和一級鋼進行選擇的過程中,就要選擇冷軋帶肋鋼。在房屋內里的設計,也要滿足其最基本的要求,這樣,才能既經(jīng)濟又安全。[4]
5.3 下部地基基礎結構設計優(yōu)化
在地基基礎的設計上,首先要對方案進行選擇。如果是樁地基,就需要根據(jù)施工現(xiàn)場的地理環(huán)境來選擇類型,以便節(jié)省造價。在樁端的持力層,由于影響著灌注的樁長,因此,需要因地制宜選擇適合的方案。
6 結構設計優(yōu)化的現(xiàn)實意義
(1)優(yōu)化設計,對于高層建筑以及多層建筑,多層相對于高層來說,在造價上以及占地面積上都有所降低。比如,屋蓋部分,一棟樓僅需要一個,和層數(shù)沒有關系。對于基礎,雖說是公用的,會因為層數(shù)的增加會因為承受力的加重而增加投資,但是,相對于整體造價,遠沒有房屋整體效果那么明顯。
(2)降低層數(shù),不但可以節(jié)省物料,其抗震性能也會大大增強。此外,在對房屋平面形狀進行設計時,選擇圓形或者接近于方形的設計,其的周長也會相應減少,在其基礎以及表面裝修上,都會相應減少。而同時,其受力性及其經(jīng)濟性上,也會明顯增加。
7 結束語
建筑物不但是實用而且還要堅固美觀,這就需要建筑師發(fā)揮其長處,進行優(yōu)化設計,讓實用性與藝術性達到完美的結合。既要保證其質量,又要節(jié)省成本,這就需要完成設計結構的優(yōu)化。在其設計上,既要美觀又要兼顧,在其對稱性上,也要避免發(fā)生扭轉。縱向的設計要保持貫通,在其結構及其設計上,避免重復以及僵化,做到藝術性與實用性的完美統(tǒng)一。
參考文獻:
[1]裘繼飛.淺談建筑結構設計[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊).2010年05期.
引言
與傳統(tǒng)的建筑結構設計方案相比,建筑結構設計優(yōu)化模式可以降低建筑成本。其采用的設計優(yōu)化措施可以有效地實現(xiàn)建筑施工中各個資源的合理配置,以及各項建筑材料的充分利用,并且協(xié)調好房間的布局,使得這些布局能夠有效的結合,共同發(fā)揮其使用功能。合理的利用建筑結構優(yōu)化技術,在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現(xiàn)出其創(chuàng)新性。此外,這種技術還能夠幫助設計人員選擇最為合理的設計方式。
1、建筑結構設計優(yōu)化要點
1.1結構模型的設計
在房屋結構設計中,對于建筑結構模型的設計,我們一般將其分為三個階段,分別是選擇變量、確定函數(shù)以及衡量條件。首先是選擇變量。類似于工程的目標參數(shù)有房屋價格參數(shù)和預期產(chǎn)生的損失參數(shù),在通常情況下,一項工程涉及到多個數(shù)值,這些數(shù)值往往會成為設計人員定稿的重要甚而決定性參照值,由此,一個變化幅度較小或考慮因素較少的各項數(shù)值的參考指標對于設計人員的意義非凡,它將會使與建筑設計、變成和計算相關的工作難度得到降低,使設計者盡快找準切合本次設計目標的數(shù)據(jù)組。找對數(shù)據(jù),才能選擇最佳設計方案,實現(xiàn)我們的房屋結構設計的優(yōu)化[1]。
其次是對于函數(shù)的確定。工程在進行設計時,對于房屋橫截面尺寸和鋼筋尺寸有一個事先地設定,作為設計人員,他們需要在一眾相似的函數(shù)中尋找出最符合事先設定值的函數(shù)組,并對其進行各種性質的分析,以最大程度的降低房屋建造的費用。
最后是衡量條件階段。該階段中的條件指在設計過程中,設計者通過工程目的和實際施工情況分析出的多項約束條件以確保工程符合相關規(guī)定。一般而言,這些條件包括房屋尺寸、架構穩(wěn)定性、結構剛性、墻體裂縫限度、受力和變形限度等。
1.2計算方法和最優(yōu)程序的選擇確定
房屋建筑結構的設計優(yōu)化過程涉及到復雜變量和多種設計條件的計算,由此,設計者在進行演算時,要注重對計算方法的合理選擇,盡量是運算簡便化。對有附加條件的問題進行演算時,忽略附加條件可以使計算結果更易得到,使設計者的時間與精力得到節(jié)約。唯有功能完整、用途齊全、運轉高效的設計程序方能算之為最佳程序,是一種綜合程序,由多個小程序組成。設計者注重對于最有程序的選擇可以使其在結構設計上發(fā)揮重要作用[2]。
1.3統(tǒng)計結論的分析
設計者通過對前面各項數(shù)據(jù)計算結果認真的統(tǒng)計與分析,可以發(fā)現(xiàn)各設計方案之間的異同點,進而挑選出最佳方案。在分析結果中,建議設計者注重多角度的思考,不能在顧此失彼中失去最佳方案。客觀看來,房屋建筑屬于成本較高的行業(yè),涉及的利益當事人也并非只有一方。因此,設計者需要對工程經(jīng)濟效益和技術含量綜合考慮,妥善處理,實現(xiàn)各方利益的高度平衡。
2、建筑結構設計中的重點
2.1混凝土結構設計
在房建工程施工中,鋼筋混凝土是主要的施工材料,因為其承重效果好并且性價比較高,所以得到了廣泛的應用。在進行混凝土結構設計的過程中,如果設計的不夠合理,在施工的過程中可能會出現(xiàn)裂縫,影響到建筑結構的穩(wěn)定性。此外,如果初期的設計比較合理,但是在結構說明中并沒有對數(shù)據(jù)進行確切的標注,在后期施工中也會影響到結構的穩(wěn)定性,這是混凝土結構設計中的重點。
2.2基礎結構設計
基礎結構包括地基以及其它基礎構件,基礎工程的質量直接決定了上層建筑的質量,因為基礎結構需要承受整個建筑物的荷載,并且基礎結構屬于隱蔽工程,所以結構設計水平非常關鍵。在基礎結構設計階段,要對施工現(xiàn)場進行詳細的地質勘察,獲取準確的數(shù)據(jù)資料,對于土質狀況進行詳細的研究,然后科學合理的制定出結構設計方案,為整個建筑打下堅實的基礎。
3、房屋建設中結構設計的具體應用
3.1局部和整體優(yōu)化
復雜性與層次性是任何一個項目建筑設計都具備的兩大特點。從復雜性方面來看,其主要包括零部件的選取、建筑原材料的選取以及結構類型的選取等內容。從層次性方面來看,其主要包括建筑的結構體系、設計體系以及安裝設計體系等,而在每一個體系之內又包括了很多個下屬體系。在設計房屋建筑的時候,設計人員應該優(yōu)化各個下屬的系統(tǒng),沖破各個布局間的橫向關聯(lián),對工程進行疊加。因此,在建筑任何房屋的時候,優(yōu)化的著眼點都應該是整體而非局部。只有這樣,才能達到真正設計優(yōu)化的目的[3]。
3.2建筑主體優(yōu)化
房屋建筑的上部結構設計應當建立相應的模型并進行系統(tǒng)的優(yōu)化。整個過程最先一步就應當合理地設置剪力墻,保證剪力墻整體的質量是均勻的,這樣能將樓層中平面剛度的中心點重合于樓層整體的結構重心,從而減少地震或者風力等對其的破壞性。在房屋建設時,如果條件允許,要盡可能地對剪力墻進行大開間的構造,加長剪力墻的墻肢長度,這樣就能減少墻肢的數(shù)量,還能在符合標準的基礎上減少混凝土的使用。另外,剪力墻里的暗柱是拿一般性鋼材鑄造而成,如果采用較大的剪力墻就可以減少相對的鋼筋使用數(shù)量,減少相應的成本。然而如果建筑的本身不具有相應的條件,而且對于抗震抗壓的要求較高,就不得構造過大的剪力墻。
3.3樁基礎優(yōu)化設計
依據(jù)業(yè)主提供的地質勘察報告,結合本項目實際情況,樁基礎采用鉆孔灌注,樁徑700mm,分抗拔樁、承壓樁二種,為節(jié)約樁基成本,在建筑方案階段,我院預估柱下荷載,結合地質報告,建議業(yè)主提前進行樁基靜荷載試驗,以確定最終抗拔樁、承壓樁承載力特征值。因此項目地下二層,地下室埋深較深,且地下水豐富,局部建筑為三層,需要設置相應抗拔樁,在結構設計過程中,在計算抗拔樁承載力時,首先按土層參數(shù)確定抗拔樁承載力特征值,然后依據(jù)此特征值計算抗拔樁鋼筋數(shù)量,滿足自身承載力要求,以達到最經(jīng)濟效果,通過最后靜載試驗數(shù)據(jù)可知,抗拔樁承載力滿足要求。通過提前過行樁基靜荷載試驗,即不影響后期施工工期,又節(jié)約了樁基數(shù)量,節(jié)約成本,取得了很好的經(jīng)濟效果。
3.4結構優(yōu)化要和排水系統(tǒng)優(yōu)化相互協(xié)調
現(xiàn)代存放排水系統(tǒng)的房間中會存放著許多機械設備,因為荷載強度和荷載能力都較大,所以應當將存放排水系統(tǒng)的房間安排在地下室,同時需要確保管道的預留深度和預留尺寸都要符合我國的相關標準,同時需要加固樓板的鉆孔位置。除此之外,應擔對水平方向的管線加以注意,尤其要關注水平管線是否貫穿了梁或柱,應擔盡量降低這種情況的發(fā)生。如果在建設過程中因為不可抗因素導致管道貫穿可承重墻,那么則需要對墻體進行再次加固,在建筑整體上應當盡量保證管道網(wǎng)通結構設置上的協(xié)調性,避免管道出現(xiàn)繞梁或繞柱情況的發(fā)生。
結束語
綜上所述,建筑結構優(yōu)化設計方案是一個復雜的綜合決策問題,其基本原則需要確保建筑的適用、安全、美觀、經(jīng)濟及在施工過程中需要確保施工的便捷性。這五個方面在建筑結構優(yōu)化設計中各有所重,并且之間存在著矛盾,一個優(yōu)秀的設計方案應當是在五個方面的最佳結合,只有在實踐中不斷的探索,對建筑的結構進行設計優(yōu)化,能夠有效的提升建筑的設計水準和施工的質量,這對促進我國建筑事業(yè)的發(fā)展有很大的促進作用。
參考文獻
可靠和經(jīng)濟是建筑結構設計的發(fā)展方向。
關鍵字:房屋結構;設計;問題
Abstract: With the socio-economic development and people's living standards improve; the design of building structures also put forward higher requirements. Development of advanced design theory, to strengthen the application of advanced technologies, to accelerate the research of new high-strength, lightweight, environmentally friendly building materials, made the design of building structures safer, suitable, and reliable. Economic is the direction of the building structures design development.Key words: housing structure; design; problem
中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A文章編號:
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求。發(fā)展先進設計理論,加強先進技術的應用,加快新型高強、輕質、環(huán)保建材的研究,使建筑結構設計更加安全、適用、可靠和經(jīng)濟是建筑結構設計的發(fā)展方向。房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發(fā)展,房屋結構形式也由簡單的磚混結構變得日趨復雜和多樣。針對當前主要結構形式的建筑結構設計中,還存在―些需要解決的問題。本文主要針對當前房屋建筑結構設計中一些常見卻又常被人們忽視的錯誤進行了剖析,指出了錯誤的原因和后果,并給出了一些設計建議和構造的要求。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求。發(fā)展先進設計理論,加強先進技術的應用,加快新型高強、輕質、環(huán)保建材的研究,使建筑結構設計更加安全、適用、可靠和經(jīng)濟是建筑結構設計的發(fā)展方向。房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發(fā)展,房屋結構形式也由簡單的磚混結構變得日趨復雜和多樣。針對當前主要結構形式的建筑結構設計中,還存在―些需要解決的問題。本文主要針對當前房屋建筑結構設計中一些常見卻又常被人們忽視的錯誤進行了剖析,指出了錯誤的原因和后果,并給出了一些設計建議和構造的要求。
一、房屋建筑結構設計的基本方法
1、 結構平面圖 在繪制結構平面布置圖時,是否要輸入結構軟件進行建模呢?當建筑地處抗震設防烈度為6度區(qū)時,根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范,是可以不用進行截面抗震驗算的,但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模,直接設計即可,但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然,如果時間允許的情況下還是輸入建模較好,有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算何樂而不為呢?需要注意的是,當建筑地處抗震設防烈度為7度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。
2、屋頂(面)結構圖 當建筑是坡屋面時,結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法,通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明,結構設計者必須要具備一定的空間概念,正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高,要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。
3、大樣詳圖 在建筑詳圖的準確無誤的基礎上,大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制,也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業(yè)協(xié)調一致。
二、房屋結構設計常見問題
1、地基與基礎方面
多層房屋無地質詳勘報告,僅僅依據(jù)建設單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計是不科學的。地基與基礎設計要做到合理,安全適用,設計人員必須依據(jù)地質勘察資料,統(tǒng)一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構的詳細勘測方可設計,僅憑耐力這一數(shù)據(jù)是不全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認為萬無一失了。
采用換土墊層進行軟弱地基處理,不進行換土墊層設計,只憑經(jīng)驗處置。有時設計者對軟弱地基的危害認識不足,只是簡單地憑借經(jīng)驗采用砂墊層加強一下承載力,沒有進行墊層寬度和厚度計算,只能使軟弱地基處理既不安全,又不經(jīng)濟。
2、磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用
在磚混結構中,構造柱不但能夠提高墻體的抗震能力,而且構造柱與圈梁聯(lián)結在一起,形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫,維持豎向承載力,提高結構的抗震性能有著重要的作用。
在當前結構設計中,構造柱經(jīng)常被作為承重柱使用,這種做法將引起以下幾個問題。
構造柱作為承重柱使用后,使得構造柱提前受力,這不但會降低構造柱對墻體的拉結和約束作用,而且結構一旦遭遇地震作用時,在構造柱位置必然形成應力集中,首先破壞。這樣構造柱不但起不到其應有的作用,反而成為房屋結構中的一個薄弱的部位。
構造柱一般生根于地圈梁中,沒有另設基礎,構造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎的抗沖切、抗彎強度及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發(fā)生沖切或局部承壓將出現(xiàn)裂縫。建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁上荷載和跨度都比較小時,構造柱也可布置于梁下,但此時必須按不考慮構造柱作用來驗算墻體的局部承壓和抗彎強度。經(jīng)驗算合格,方可在梁下布置構造柱。
3、在框架結構設計中,只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架的設計。
現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范要求,水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方面的地震作用應由該方向的抗側力構件來承擔。就是說,在框架結構設計中,縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以上非抗震設計,只按縱向的普通的連續(xù)梁進行設計,梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法滿足框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用,在實際設計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。
4、連續(xù)梁按單梁進行設計
這種情況多發(fā)在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,圖受力分析方便,設計者把實際應為連續(xù)梁的梁按單簡支梁進行設計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫,進而引起梁上部攔板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時,問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外,受環(huán)境溫度影響較大。當環(huán)境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,在梁內產(chǎn)生收縮應力,該收縮應力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處,引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力降低,直接影響了使用安全。
5、樓板設計常見問題
樓板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面,屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周,很容易出現(xiàn)設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。
設計時為了計算方便或因對板的受力狀態(tài)認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態(tài)不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現(xiàn)裂縫。