结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的运用 隗娜

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:隗娜
[导读] 摘要:随着社会经济的飞速发展,人们对生活质量和居住条件的要求不断提升,相应地,对建筑工程的综合品质也提出了更高的要求。
        中国五洲工程设计集团有限公司  北京市  100053
        摘要:随着社会经济的飞速发展,人们对生活质量和居住条件的要求不断提升,相应地,对建筑工程的综合品质也提出了更高的要求。与此同时,国家也出台了相关政策呼吁建筑的节能化、高效化发展,这就要求建筑企业积极运用结构设计优化方法,使有限的空间与资源的价值得到最大化利用,进而促进建筑工程实用性、经济性发展目标的实现。
        关键词:结构设计优化;房屋建筑结构设计;运用
        引言
        建筑结构设计,可提升建筑工程整体美观性,由此满足人们的观赏体验。随着建筑行业施工技术的发展,建筑设计对外观的要求更高,不仅需要外观材料满足质量控制要求,同时,外观形象也应符合现代审美理念。建筑工程项目设计中,结构设计应包含外部结构与内部结构,外部结构主要是建筑物的外观整体和位置角度等要素,内部结构则主要指建筑物的内部空间与室内布局等方面。对相关设计内容与方法的完善,是建筑项目结构完善与提高的重要表现,相关领域研究人员需要对此加以重视,善于利用先进设计思想,保证建筑结构具有美观性。
        1结构设计优化方法在建筑结构设计中应用的必要性
        1.1符合社会发展对建筑物的高层次要求
        随着社会经济的不断发展,我国的经济产业和相关行业领域都在转型升级以寻求更好的发展,建筑工程及相关行业也不例外。将建筑结构优化设计的理念运用到具体的框架结构设计中,能够从根本上提升建筑工程的质量。近年来,我国为了经济发展和满足人们的生活需求,不断建设房屋、写字楼等用途不同的建筑物,建筑物的不断密集成为一种社会现象,而建筑物的质量,尤其是建筑结构的优化设计则成为社会的重点关注问题。建筑物的结构设计是该建筑物在建成后实际运用和进行空间划分时的主要依据。
        1.2推动建筑行业技术和质量的进一步发展
        推动建筑行业在建筑质量和设计水平上进一步发展,是将建筑结构优化设计理念进行具体运用的必要条件。优化建筑结构设计不仅体现在设计图纸的绘图阶段,还体现在根据图纸进行具体施工建设和施工操作上,通过具体的工程施工将科学的结构设计图纸转化为建筑物实体,从而完成工程结构设计的最后转换。在这一过程中,不仅需要详细的前期勘测和对待建的建筑物用途进行调研,还需要充分考虑建筑结构的安全性和外观上的审美体验,如果用户有特殊的建筑需求,还需要充分考虑个性化的设计等。
        1.3满足多样化的建筑结构审美需求
        优化建筑结构设计思想在具体建筑结构案例中的运用,还是用户个性化需求的重要体现。随着文化多样性和经济的发展,人们有了越来越个性化的审美意识和对审美标准的高要求。为了保障建筑物的用户群体和经济效益,关注用户的审美潮流从而进行建筑结构的设计工作是当前重要的设计思路。同时,针对一些有特色或者特殊用途的建筑物,还应当考究其历史渊源和文化背景,确保建筑结构的优化设计理念,既能够体现实用性又能够突出文化特色,从而满足当前人们个性化的建筑审美需求。
        2结构设计优化在房屋建筑结构设计中的具体应用
        2.1整体优化和局部优化
        建筑结构设计表现出明显的层次性和复杂性。首先,从层次性上来看,其主要涉及到建筑设计体系、结构设计体系和安装设计体系等,且上述每个体系之下还包括诸多小的分支体系。设计人员在开展建筑结构设计工作的时候,应当结合工程的具体情况以及各个分支的特点加以优化,循序渐进地解决各环节遇到的困难,进而确保整个工程的顺利完工。其次,站在复杂性的层面来看,其主要涉及到建筑原材料的选择、零部件的选择以及结构类型的确定等内容。所以,不管是哪种类型的房屋建筑,都可从整体和局部出发进行优化,最终实现建筑结构设计水平的最大化提升。


        2.2基础优化设计
        房屋建筑的基础结构与建筑整体功能的正常发挥及其稳定性有着十分密切的联系,所以,在进行建筑基础结构设计的时候,设计人员必须注重对结构优化设计方法的运用,尽量实现对地基地质、基础结构等重点环节设计工作的全方位把控,在基础结构设计方案中,应处理好建筑基础结构与施工成本、施工技术之间的关系,找准三者之间的平衡点。对于框架结构来说,应根据地质勘察报告对基础形式进行合理选择,若施工现场的地基承载力较好,则最好选择浅基础形式;若施工现场的地基承载力较差或者土质状况不佳,首先应考虑地基处理方案是否具备可行性,若可行则选用地基处理方案,若不可行则需采用桩基础。灌注桩和预制桩是两类比较常见的桩基础形式,其中,灌注桩的施工过程比较复杂,整个施工工期也比较长,且很难对施工质量进行有效控制。因此,在沉降满足相关标准的前提下,可采用预制桩施工法,利用深层桩基增大土壤对桩身的摩擦力,并尽可能选用长度较长的预制桩。
        2.3建筑结构上部的优化
        在建筑结构设计当中,刚度、强度与抗震性等都是要重点考虑的问题,剪力墙结构在这方面发挥了比较重要的作用,并且得到了广泛的应用。因此,在房屋建筑结构优化设计中要利用好剪力墙结构,减少事故发生的可能性,尤其是在自然灾害方面所取得的作用更加地明显,提升了建筑的安全性,为人们提供了更为安全的居住环境。此外,在结构设计优化方法当中如何对剪力墙进行科学地设计是关键的一部分,要保证剪力墙的重量可以均匀地分布,并且所有楼层的结构重点以及平面的刚度等都要保持一致性。同时在结构设计的过程中,还需要对剪力墙的承重如何、剪力墙的水平方向等问题进行重视,对横向与纵向之间的角度平衡性问题进行考虑。但如果在施工过程中出现了比较特殊的情况,导致剪力墙的承受能力降低,致使剪力墙的延展性不够,根据工程项目的实际情况对相关数据进行科学地计算,更好地满足工程项目的实际需求,尽最大可能地降低自然环境对于房屋建筑的不良影响。
        2.4抗震结构的优化
        为了使房屋建筑使用质量得到提升,并有效避免地震等灾害对建筑产生严重影响,做好抗震设计是结构优化不可忽视的重点。抗震结构优化设计过程中,应尽量采用对称设计,如果房屋建筑结构为不对称设计,则需要保持建筑结构平面布置的刚心和质心重合。另外,需要设置多道抗震防线,例如,采用“强柱弱梁”延性框架结构,在水平地震波的作用下,梁结构先于柱结构屈服,因此,可以利用梁的变形消耗地震对建筑结构产生的作用力,使框架柱作为保证结构稳定性的第二道防线继续发挥对结构的支撑作用,从而提高整体建筑结构的抗震性能。
        2.5排水系统的优化设计
        排水是建筑结构设计中的一个重要部分,具体的设计过程中根据强度和载荷力对机械设备进行科学地配置,对地下室结构进行科学地设计,对管道的预留尺寸以及深度进行科学地分析,对楼板钻孔位置进行加固,以此来提升房屋建筑结构的优化设计。同时,在设计方面要对水平方向的管线多加关注,避免出现贯穿梁的问题,施工中如果必须穿过承重墙,则需要进行严格地加固处理,以此来保证该结构优化与排水管网设计的协调性。
        结语
        总而言之,房屋建筑结构设计优化是其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要。在此基础上,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]胡欢欢.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].居舍,2020(12):81+104.
        [2]刘亮.建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的应用研究[J].居舍,2020(10):83.
        [3]贺婕,程航.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用方法探讨[J].江西建材,2020(1):45-46.
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