房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨

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  【摘 要】:建筑艺术就是将建设美观设计与结构设计相互结合的结果,这就要求结构设计必须要做到安全、适用、美观、便于施工,为此,在这里针对房屋建筑结构设计的设计优化方法进行简单分析,提高建筑有限空间,增强建筑的美观性,充分实现经济实用的目标。
  【关键词】:房屋建筑 结构设计 优化技术
  建筑从一定意义上讲,就是凝固的艺术,因此,需要建设师通过精心的设计,将尽可能地做到美观实用,造型优美,确保房屋建筑的经济、合理、安全,使其成为实质意义上的经济适用房。
  1、结构优化设计思路
  在从事工程项目时,结构设计除了要考虑到设计对象的基本使用功能和安全可靠性以外,还要求考虑到设计要尽量做到完美,简单来讲,这就是我们所讲到的工程最优化问题。采用现代科学语言进行描述,就是利用最为确定的数学方法,通过对所有方案集合,找到最能够满足预定目标的最佳方案,最终达到令人满意的效果,具体的结构优化设计思路如下:
  1.1结构优化设计模型
  对于结构设计优化,最为主要的工作就是建立相关的模型,通过函数模型,采用现代科学合理的方法,得到最优角,具体的优化模型方案如下:
  一是加强变量合理性的选择,通常情况下,对于设计变量要尽可能地选择最影响最大的参数,地将所有涉及到参数进行对比分析,对其重要性进行合理区分,其中,对于变化量不大的参数可以适当地选择放弃,通过这种设计方法,不仅可以优化设计模型,而且可以减少参数的应用,简化模型的以及计算编程的工作量。
  二是合量确定目标函数。根据既定的条件选择最优解,以满足方案需求。
  三是要确定合理的约束条件,一般而言,房屋结构的可靠性,必须要有可靠的约束条件,如尺寸约束、结构强度约束、裂缝宽度约束、应力约束,使得应力从正常极限状态下,从弹性约束转化为弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束等。
  通过以上方法,确保房屋结构设计中,合理的约束条件,根据各项约束条件,确定最佳的结构模型,从根本上满足现行规范的要求。
  1.2结构优化计算方案
  在保证结构优化模型的基础上,就需要地结构设计优化计算方案进行具体的分析。一般而言,对于方案的选择,通常涉及到多个约束条件、多个变量,从数学角度讲,这属于一个非线性优化问题,因此,在确定计算方案时,必须要根据现有的预定方案,将已知的约束条件进行转化处理,使其成为无约束条件,通常主要用到的方法有符合型法、拉氏乘子法等,要求根据庙宇好的计算方案,编制具体的运算程序,进面就可以得到最终优结果。
  2、结构设计优化技术的应用
  在实践应用中,结构设计优化方法的应用是一个比较广泛的课题,包括项目的整体设计、抗震设计、旧房改造、前期设计等等,必须要通过对这些环节的综合考虑,才能发挥其最大功效,因此,在实践当中结构设计优化技术的应用需要注意以下方面的问题,具体如下:
  2.1前期参与
  结构设计优化必须要注意到前期参与,因为房屋建筑总投资与前期的方案有着密切关系,而现存在的普遍问题,多数的建筑设计师并没有考虑到前期参与的问题,从而导致结构设计缺乏可行性与实践应用性,进而直接影响到设计结果,加上某些因素的影响,还有可能造成施工的难度。因此,建筑设计师必须要注意日新月异期参与,增强结构设计的可行性,降低结构设计难度,减少建筑设计的总投资,针对不同的建筑类别,选择合理的结构形式,以获取一下合理的设计方案,从而确保房屋建筑工程的良好开端。
  2.2细部优化
  结构设计优化工作中,细化优化必须要与概念设计完美结合,才能达到应用的效果。因此,必须要重视细部优化的重要性,对于房屋建筑而言,除了具本的数量值变化值以外,如防震强度等,在实际设计时,难免会存在着很大的差异,因此,必须要将具体的数值作为参考依据,并灵活运用优化方法,以达到最佳效果。
  另外,与宏观把握相对应的细节设计,具体可以从以下方面入手:一是要强化现浇板的应用设计,如异形板拐角的裂缝控制和处理;二是钢筋的选择,根据工程要求,选择价格合理,且具有极强的抗拉力的钢筋;三是外立面的设计要合理选择配筋与挑板,通过以上措施,既可以,满足基本的规范要求即可,又可以达到既安全又经济的目的。
  2.3基础结构设计
  結构设计优化中,下部地基基础结构设计优化也极为关键的一项内容。在工程实际工作中,对于地基基础的结构设计优化首要工作就是选择合适的方案,如果为桩基础,那么要根据现场地质条件选择桩基类型,尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大,应多进行比较以确定最合适的方案。
  2.4综合分析
  建筑结构优化设计要求建筑要考虑到建筑与周围环境的结合、建筑物本身的使用功能、技术性能、经济效果、艺术形式等等。同时,在综合考虑这些错综复杂的因素上,进行布局的规划,建筑平面和空间的组合,建筑立面的处理,选定合适的材料结构形式,拟定声、光、热等适宜的环境条件,实现设计优化。
  结语
  总而言之,房屋建筑设计充分体现了现代建筑技术、美学、文化等魅力,对城市形态也有重要的影响。因此,在房屋建筑工程中,采用结构优化设计方法可以有效地降低工程造价,可以达到30%以上,通过优化设计方法,选择最合理的工程材料,确保建筑结构的协调性,不仅使得工程造价得到了节省,而且有利于实现建筑的实用性和美观性,从而真正地达到适应用、经济、安全、美观的设计效果。
  参考文献:
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