刍议结构设计优化在建筑设计中的应用

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  【摘 要】 改革开放以来,我国的建筑行业快速发展,并且逐渐接近了国际发展水平。结构成本对整个建筑行业来说是非常重要的,它几乎占据了整个建筑成本的一大部分,因此,为了降低成本,保证建筑企业能够获取一定的经济效益,就需要建筑企业在建设的过程中采用优化技术,优化技术是保证降低成本的重要前提。建筑行业的相关工作者在设计的过程中,应当大力采用先进的结构设计方法,保证设计内容的有效性和科学性,进而为建筑行业的发展带来更多的经济效益。
  【关键词】 建筑设计;结构设计;优化措施
  随着时代的发展与科技的进步,人们对于建筑行业的要求越来越高。他们对于建筑物的评价不再仅仅局限于安全性和实用性,如今的评价标准已经上升到了经济实效性,并且对于这些建筑物的外观也提出了更高的要求。在建筑施工开始之前是必须有充分的结构设计做支持的,在进行结构设计的过程中,必须充分地考虑施工的便捷性,这样在保证施工质量的同时也能够达到缩短工期的目的,进而保证建筑行业的经济利益。
  一、结构设计优化技术的现实意义
  (一)结构优化设计有助于降低建造成本
  在当今这个时代,越来越多的建筑更加趋向于高层化,许多居民的住所都变成了高层住宅。这样一来,在增加建筑面积的同时降低了土地的占地面积,有助于减少总体成本的支出。但同时面临的一个问题就是随着建筑高度的不断增加,在进行楼与楼之间的间距设计时就要加大距离的计算,因为这样才能保证整体建筑的安全性,但这样造成的后果就是高层建筑带来的节约占地面积并没有达到楼与楼之间加大的距离面积,反而造成了多占用土地面积情况的出现。而且,楼层数量的增加对地基的要求也越来越高,在进行打地基工作的時候就需要加大投入,这时并没有造成成本的减少,总体成本反而增加了。因此在这种情况下,采用结构优化设计技术是非常有必要的,它不仅能够节约总体的造价成本,而且也满足了不同人们的不同需求。
  (二)结构优化设计有助于提高建筑的经济性能
  随着越来越多的高层建筑物的出现,墙体的总面积和支柱的总体积都出现了明显增加的局面,这样直接导致的后果就是相关设施的承载压力加大了,整体的建筑结构所承担的压力也越来越大,地下的管道和其他设施都不得不改变原有的设计,加大自身的长度来适应当前的建筑。如果建筑物的层数控制在一定范围内,这样就不仅有利于减少建筑材料费用的支出,而且在发生自然灾害时抵抗能力也提高了,并且建筑之间的距离缩短了,间接减少了占地面积。倘若在建筑面积是一样的前提下,建筑物的平面形状出现差异时,外墙的整体构造就不同于传统的样式,在周长系数减少的情况下,建筑物的装修费用也大大降低了,并且建筑物的抗压力也提高了,进而保证了建筑物经济性能的提高。
  二、结构设计优化技术的具体实施步骤
  (一)构造结构优化模型
  首先,确定相应的设计变量。设计变量主要是由一些与建筑构造相关的数据参数构成的。这其中也存在关联不是很大的参数,针对这样的参数,我们可以将它们命名为预定参数,这样就大大节省了工作时间,减少不必要费用的支出;其次,确认目标函数。目标函数的存在是为了保障工程造价的科学性和准确性,进而保证结构设计优化技术的有效实施;最后,确认限制条件。在对建筑物进行结构优化设计的过程中,必须确认相应的限制条件,然后将这种限制条件同实际的限制条件作比对,分析出限制条件的满足情况,保证设计工作的有效性和持续性。
  (二)确认结构优化设计的计算方式
  大多数的结构优化设计都是有其限制因素的,而且这是一个非常复杂繁琐的过程。为了实现结构优化设计的目标,我们必须时刻对其进行探究分析,最佳的方法就是确认结构优化设计的计算方式,这样就可以冲破限制因素,保证结构设计的正常运行,实现优化设计。
  (三)编辑相应的计算程序
  在确认完计算方式后,我们可以将以上操作步骤设定为一项计算机程序,也就是对其进行编程,这样就可以在以后的优化结构设计中直接运用该项技术,由此一来,既减少了成本费用支出,而且也节省了结构优化设计时间,简化了设计步骤,保证结构设计的科学性和准确性。
  (四)总结最后成果
  在相应的数据结果出现后,我们不能随意选择其中一项进行利用,而是对它们之间进行详细的比较,确定最优的设计方案。这是一个非常注重细节的过程,我们需要认真全面地分析问题,在强调减少成本的同时保证其能够符合质量标准,将二者有效地结合在一起,最后确认最佳方案。
  三、结构优化设计在建筑设计中的应用
  (一)充分将结构优化设计运用到前期准备工作里
  建筑工作的开始离不开前期准备工作,这是保证后续建筑工作能够正常运转的重要前提,而且前期准备工作会对建筑整体的投资产生很大的影响,这项工作的成果将直接影响到投资成本的支出。但目前的实际情况却是在进行前期准备工作时,忽略了结构优化设计的重要性,并没有把这项设计工作考虑到前期的准备工作当中去。许多建筑参与者在对建筑物进行设计的同时忽略了结构设计的重要性,殊不知,二者是相互联系,密不可分的。建筑设计的成果将会给结构设计带来直接的影响。因此,在前期进行准备工作的时候,一定要加入结构优化设计,为后续工作的正常运行打好坚实的基础。
  (二)将概念设计与细部结构设计相结合
  概念设计主要是应用在无法确定数值的情况下,比如说在对地震的防范强度进行测算时,由于这其中存在太多的不确定因素,我们无法计算出准确的数值,这时就可以采用概念设计的方法,参考其他的相关数据进行相关设计。需要注意的是,在进行概念设计的过程中,设计人员必须掌握正确的设计方法,避免不科学成果的出现,保证设计工作的有效性。在进行概念设计的同时也要将细部结构设计穿插在其中进行,进而保证设计的安全性和科学性。比如说有些板材会出现破裂的情况,这时我们就可以将它们简化成矩形的形状,这样既保证了建筑物的安全性,又减少了不必要费用的支出。
  (三)针对地基结构设计进行优化
  地基对整个建筑物来说是非常重要的,地基的稳固与否直接关系到整个建筑物的安全性,因此做好地基的优化设计工作是非常关键的。在对地基进行结构设计的过程中,必须在经过分析研究后选择正确的实施方案。具体来说,桩基种类的选择取决于当地的地质条件,地质条件的不同选择的桩基种类也是不同的,只有选择了与之相适应的桩基,才能保证工程可持续地进行,减少不必要成本的支出。同时,我们还需要对灌注桩的长度进行科学性的选择,进而保证整体构造的合理性。
  四、结语
  结构设计优化技术对于整个建筑行业来说是非常重要的,一座建筑物从前期的准备工作开始,到中间的施工过程,再到最后的维护过程,都不离开结构设计优化技术。因为它是保证建筑物具备较高安全性和质量性的重要前提,是满足人们越来越高要求的必要手断。但在另一方面,这项技术是非常高端复杂的,目前我国针对它的研究还在继续,现有的结构设计优化技术还不是很健全的。因此,我国针对这项技术的研究还应当继续进行,实现技术发展的全面性和科学性,为满足人们不同的需求做准备。
  参考文献:
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