终稿试论房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用.docx

试论房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用【摘要】建筑是将力与巧相互融合在一起，设计师巧妙的将结构和美观这两个设计相互结合到一起从而形成一件精美的建筑。而房屋的结构设计要求达到五种效果：适用、安全、经济、施工、美观，所以我们需要设计出更好的方法，科学地进行实践，节约总造价，但是却可以实现建筑的终极目标：安全性、经济性、实用性。这就是我们所说的花最小的资源，创最大的利益。【关键词】结构设计；设计优化；探讨；应用序言建筑设计师在设计房屋的建筑结构时要满足设计意图这个基本要求，而平面布置过程中要符合对称与规则的要求，还要极大限度将刚度和质量两个中心的差异缩小，这样，在水平荷载下的建筑物就不会因重量过大而产生扭转。在建筑结构的竖向布局上，不仅要达到它的基本功能，而且要在尽量不使用转换层的条件下，让竖直方向下的承重构件在上下方向下保持畅通，以此来避免在结构的分析与设计上出现困难。竖向刚度应该尽量使用渐变方式，而不要采取突变方式，以免因为在水平荷载作用下从而出现应力集中现象。建筑设计师在进行工程项目及结构设计的时候，要时刻牢记我们研究的结构优化设计的最终目的，即要将设计对象的基本使用功能加强，可靠性提高，完善设计对象。然后通过科学合理的计算来选择一个最适合最令人满意的方案。1.房屋建筑结构优化设计模型与方案房屋建筑工程在分部结构方面上需要优化设计的有以下几点：房屋屋盖系统方案优化设计、房屋基础结构优化设计、结构细部设计优化和围护结构方案设计优化。根据如上的优化设计，还需对以下内容进行分析造价、选型、受力、布置。但是在真正的施工过程中，要将实际情况与工程的具体实施情况相互结合，是建筑结构设计能够得到优化，综合经济效益的目标也能够实现。1.1系统结构优化设计模型结构设计优化是运用科学计算方法以及从各种各样的影响变量中选出那个最主要的参数来建立函数模型的优化方案。它的步骤分为结构优化建立模型大概分为以下几个步骤：合理选择其中的主要参数，而这个参数要选择对这个结构影响比较大的参数，然后将这些参数分门别类，对于那些对结构设计来说没有很大影响的参数我们将它作为预订参数，那么函数模型中的计算量将可以大大减少。目标函数确定之后，找出最优解。最后确定约束条件，它包括裂缝宽度约束、尺寸约束、结构强度约束、应力约束。在建筑结构的优化设计中，那些规范要求绝对不能忽视。1.2系统结构优化设计方案在结构设计中要设计出多个变量以及约束条件，但是我们在进行设定计算方案时，一般都是无约束条件进行计算，而使用方法有符合型法和拉式乘子法。那么要在计算方案设定中获得最优化的结果那就要求编制出与之相互适应的运算程序了。2.结构设计中优化技术应用所面临的几个问题目前较为广泛的一项措施是将结构优化设计真正的应用到实践中去，然后在不改变使用性能的前提下，从而降低工程的造价，结构优化设计在很多方面都能产生极大的利益：前期设计、抗震设计、整体设计、旧房改造。在时间应用这个方面中，如下几点应当注意。2.1前期参与整体的建筑投资取决于是否确定了前期方案，但关键问题在于它并没有参与其中，建筑师在进行结构设计时忽视了建筑工程中设计的合理性与可行性，但是，建筑设计的结果与结构设计是紧密相连的，甚至会增加总投资以及设计的难度。为了在之前就可以根据建筑类型来选择结构形式与设计方案，我们必须要在方案初期就有一个合理的设计，这样才能有一个扎实的基础。2.2细部结构设计优化概念设计因为没有具体的数值，所以就需要设计人员将结构设计的优化方法运用的更加灵活，以便将效果发挥到最好。在优化细部结构的设计当中，细节部分尤为重要，例如：可以将出现裂缝的异形板改成矩形进行合理的运用。2.3地基基础结构设计合理的方案是地基的基础结构设计是否能够优化的关键，对于桩基础来说，要根据地质条件来选择，而灌注桩的桩长取决于桩基层力，所以要进行多方比较，从而选出最合适的那个方案。3.结构设计优化的作用3.1降低建筑总造价在结构优化设计中，建筑层数增加，总的建筑面积也会相应增大，那么单位建筑面积就自然减少了，这样，土地占用面积也减少了，但是楼层层数增加，每栋楼之间的间距增加，导致基础结构的荷载增加，结果我们又要通过扩大土地的占用面积来增大它的基础。虽然这样做可以降低单位面积，但是效果就不怎么显著了。3.2提高建筑结构经济性建筑的层数提高，墙体面积与柱体积自然也会增加，那么结构的自重增加，它的承载力也会相应增加，毫无疑问，必须要加长水、电气管线，如果降低层数，可以节约用料、抗震等，当建筑的高度减少，建筑之间的日照距离也会缩短，用地面积也减少了。相同的建筑面积，那么就选择平面形状不同的，这样外侧周长自是不同的，我们都知道如果平面模型较为合理，那么许多方面都会相应减少，例如：