房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法研究論文
摘要:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,因此,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。合理的設(shè)計(jì)方案,在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,還能滿足美觀與使用性要求。但是,優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題,這就要求我們,必須深入研究優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法。文章首先介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法內(nèi)容及其原則,并闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義,隨后探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的具體應(yīng)用,希望對(duì)相關(guān)人員有所啟發(fā)。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化方法;協(xié)調(diào)性;經(jīng)濟(jì)性能
現(xiàn)如今,人們對(duì)建筑的要求不再簡單的是居住使用要求,隨著時(shí)代的不斷發(fā)展,人們對(duì)建筑的美觀性和安全性也愈加重視,對(duì)建筑的實(shí)用性能有了更嚴(yán)格的要求。基于以上要求的變化,這就要求我們不斷改變并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采取耳穴的方案,同時(shí)滿足美觀性和實(shí)用性,并且還能夠降低成本投入,提高經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)建筑業(yè)的良好健康發(fā)展。
1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法內(nèi)容及其原則
1.1概述。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),如果要對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化,這就勢必給工作人員帶來更多的問題,例如成本問題和建筑材料問題。這種情況下,就要求工作人員用最低的資金投入,進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí),其優(yōu)化的內(nèi)容主要包括兩個(gè)內(nèi)容:
①優(yōu)化整體的房屋建筑結(jié)構(gòu);
②優(yōu)化局部的房屋建筑結(jié)構(gòu)。而局部房屋建筑結(jié)構(gòu)主要就是對(duì)主體結(jié)構(gòu)、房頂結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.2原則。
。1)使建筑具有安全性能。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是簡單的進(jìn)行材料的節(jié)約,而是首先要確保房屋建筑結(jié)構(gòu)安全,然后利用專業(yè)知識(shí),結(jié)合實(shí)際的房屋建筑情況,對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化,從而使得房屋建筑的設(shè)計(jì)趨于完善。
。2)使建筑具有實(shí)用性能。對(duì)于房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一個(gè)原則就是要確保建筑物的實(shí)用性,使得房屋建筑通過優(yōu)化設(shè)計(jì)具備更多的功能,滿足人們的實(shí)用與使用需求。
。3)保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)保護(hù)環(huán)境。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一個(gè)原則就是要尊重環(huán)境,也就是說要注意環(huán)保,例如,可以采用綠色環(huán)保材料。
。4)確保建筑具有可用價(jià)值。這個(gè)原則也是非常重要的一點(diǎn),要求在進(jìn)行房屋建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),不能一味追求利益,忽視質(zhì)量,而是要在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低資金投入。根據(jù)以上原則,不難看出,在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)必須保證其科學(xué)、安全、質(zhì)量要求。首先,充分重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量得到解決。主要針對(duì)相關(guān)的參數(shù)值和約束來控制參數(shù)值的選擇應(yīng)注意,而較小的將實(shí)現(xiàn)一個(gè)預(yù)定義的類型參數(shù),可以有效地減少編程,提高效率,提高整體水平;然后是目標(biāo)函數(shù)的確定,這將對(duì)建筑作為一個(gè)整體的成本情況來理解?梢钥茖W(xué)地確定約束條件,為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的具體應(yīng)用
2.1整體和局部優(yōu)化。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有復(fù)雜層次性。首先要求在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、安裝等不同子系統(tǒng)及其下屬體系。在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),綜合考慮各個(gè)子系統(tǒng)和下屬體系并且進(jìn)行優(yōu)化;其次,由于在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)到施工材料、構(gòu)建、配件等內(nèi)容,這就要求進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí),進(jìn)行整體優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計(jì)算模型和優(yōu)化計(jì)算方案屬于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要組成部分。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是在變量中提取重要的參數(shù),根據(jù)上述所說參數(shù)建立函數(shù)模型,從而得到比較好的方案。一般來說,建立模型主要從以下方面入手:①合理選擇設(shè)計(jì)變量,這屬于重要內(nèi)容,而且在選擇變量設(shè)計(jì)會(huì)影響參數(shù)的選擇,因此合理計(jì)算變量就能將降低計(jì)算編程的工作量;②確定目標(biāo)函數(shù),首先要在符合函數(shù)的.基礎(chǔ)上找到最優(yōu)解,才能確定目標(biāo)函數(shù);其次,將約束條件確定下來,主要包含彈塑性、強(qiáng)度、應(yīng)力及尺寸等方面,在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的同時(shí),必須確保約束條件的范圍在規(guī)定的要求之內(nèi),滿足設(shè)計(jì)的需求。
2.2建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化。建筑主體上部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性優(yōu)化,是在建立模型,優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),保證科學(xué)合理性的基礎(chǔ)上,對(duì)建筑剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先,建立合理的剪力墻數(shù)量;其次,保。證剪力墻的整體質(zhì)量的統(tǒng)一性,保證其整體結(jié)構(gòu)的重心,減少地震等災(zāi)害對(duì)房屋建筑的破壞;最后,如果要保證剪力墻的高抗剪能力,在滿足質(zhì)量的要求上減少墻的數(shù)量。
2.3概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用表明沒有具體的量化數(shù)據(jù),例如,抗震防裂度,這種情況下沒有具體的量化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),因此需要用到概念設(shè)計(jì)。但是在設(shè)計(jì)過程中,要求工作人員必須會(huì)合理且靈活運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法。例如,在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),可以根據(jù)房屋建筑的實(shí)際情況,選擇合理的抗震方法進(jìn)行設(shè)計(jì),方法不同,但是達(dá)到了相同的優(yōu)化目的。
2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)。應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法,可以充分體現(xiàn)在協(xié)調(diào)方面。將建筑與整個(gè)平面之間的關(guān)系應(yīng)得到有效的加強(qiáng),可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加以保護(hù),以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的外觀也應(yīng)體現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中,墻、柱的結(jié)構(gòu)布置,建筑平面功能需要得到有效保證,建筑空間和深度,充分保證房子的整體結(jié)構(gòu)來反映系統(tǒng)的簡單性,在各部門的高度可以充分的保護(hù)。
2.5對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的部分,結(jié)果分析的意義不言而喻。在此過程中,要將計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析,然后以數(shù)據(jù)中得到的信息為依據(jù),制定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。另外,在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中需要多方面考慮,尤其是各種阻礙因素,要對(duì)其進(jìn)行控制,使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠順利完成。此外,由于在施工建設(shè)過程中,涉及的人力、物理、財(cái)力較多,因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要目的就是合理降低上述指標(biāo),從而保證建筑指標(biāo)不會(huì)受到影響。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須注意:①找到建筑技術(shù)和經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn),降低二者矛盾,使用高新技術(shù),降低費(fèi)用成本;②充分理解技術(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,充分意識(shí)到技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展有利于降低經(jīng)濟(jì)損耗,因此這就要求必須加強(qiáng)技術(shù)發(fā)展。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義
3.1有利于降低工程總成本,F(xiàn)階段,高層建筑不斷增加,與普通多層建筑比較,主要的區(qū)別就是占據(jù)的土地面積比較小,占據(jù)的空間面積比較大,減少用地費(fèi)用。但是建筑物的高度的增加,層數(shù)的增多,就容易造成樓與樓之間的不協(xié)調(diào)問題,占地節(jié)約量和建筑的層數(shù)不成比例。因此,不可以單純的追求建筑的高度而忽視土地節(jié)約量,要將占地面積、造價(jià)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。另外,高層建筑并不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增多增加樓頂,這就明顯的降低了成本,只是會(huì)增加樓層的基礎(chǔ)造價(jià)。
3.2有利于加強(qiáng)建筑物的整體經(jīng)濟(jì)性能。隨著層數(shù)的不斷增加,建筑物必會(huì)影響整體框架梁與柱的承載能力,使之承載力增加,這就造成墻體的面積和梁柱的體積的增加,增加結(jié)構(gòu)自重,電線、水管等管道等房屋配置會(huì)有所延長。相對(duì)來說,普通的多層建筑物能夠節(jié)省建材但不會(huì)影響抗震性能。此外,建筑物高度的不同勢必會(huì)影響墻面的范圍,這時(shí)候一般會(huì)選擇圓形建筑或者是接近方形的建筑,這樣外墻的周長系數(shù)就會(huì)相對(duì)減少,而且內(nèi)外裝修面積也會(huì)隨之減少,而且以上形狀有利于其受力的提高,在保證安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上增加了建筑的整體經(jīng)濟(jì)效益。
4結(jié)束語
綜上所述,參考實(shí)際情況,從多個(gè)方面,研究對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用,利用結(jié)構(gòu)理念和方法的不斷優(yōu)化,有效的提高建筑整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。希望本次的相關(guān)研究,可以對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化起到一定指導(dǎo)作用。
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