优化建筑工程设计

优化建筑工程设计（精选十篇）

优化建筑工程设计 篇1

优化建筑工程的目的是在保证建筑工程的安全、实用、经济、美观的基础上, 通过对建筑结构进行优化调整, 在一定程度上降低工程造价。建筑工程的质量关系着人们的生命财产安全, 因此必须要重视建筑结构的设计, 根据实际情况对建筑进行优化设计。

一、我国建筑工程结构设计现状

建筑结构设计对于工程的质量和安全有很大的影响, 因此, 在进行建筑结构设计之前, 一定要对其进行深入合理的考虑和分析, 以确保设计的可行性、合理性、安全性、高效性等。但是在现有的建筑结构设计中, 总会出现预想不到的状况, 致使结构设计出现问题, 从而导致在后续的工程建设过程中出现各种各样的问题。这样既造成了施工时间和施工材料的浪费、提高了施工单位的成本、降低了施工单位的经济效益, 又使得施工单位不能及时完成工程进度, 从而使得设计单位的形象和信誉受到严重影响。

因此, 在强化施工人员的施工技术水平、提高对施工材料和施工进度要求的同时, 还要提高建筑结构设计的质量。好质量的结构设计可以减少在后续工作中的不合理现象, 可以有效的促进工程的快速、高效的完成。只有这样, 才能在根本上提高建筑工程的质量问题。因此, 建筑结构设计的优化设计势在必行。

二、制约我国建筑结构设计优化的发展因素

结构化设计主要包括以下几个过程:建立优化设计的数学模型;选择正确的优化方法;选定所以使用的函数和变量;确定设计中的各项数据编写计算机程序语言;通过计算机计算出整个设计的结果, 然后对结果数据进行分析。主要存在两方面问题:如何将设计中的问题转化到能够反应问题实质的优化的数学模型中;如何选择最优化的方法求得该数学模型的最优解决方案。

结构优化设计在发展速度、研究深度以及应用推广上都落后于结构分析, 其中一个最重要的原因就是结构优化设计的难度很大。一般情况下, 结构优化设计的变量个数较多。且变量个数随问题的复杂度的增加而急剧增加, 难以区分主动变量与被动变量。结构优化设计的约束条件在种类和数量上也有很多, 并且约束条件通常比变量个数要大得多, 优势难以区分有效约束或无效约束, 这也给结构设计的优化工程带来了很大的困难, 有时很难确定要选择哪种目标函数和变量。对于不同的建筑进行结构优化设计时, 要根据其具体情况选用对其最优化、最合理的目标函数, 以达到结构设计优化的结果。所以针对一个具体的建筑项目, 选择一个科学合理的目标函数是非常重要的, 必须要谨慎。同时, 在进行结构分析和灵敏度分析时, 对于实际问题一般很少有只进行一次优化结构分析就能成功的。对建筑设计进行结构分析是一项代价很大的工作, 这就意味着在对实际问题进行多次反复的结构分析时, 需要付出昂贵的代价。通常每做一次结构分析就要接着做一次灵敏度分析, 有时灵敏度分析的代价比结构分析还要大。所以总体来看, 所要付出的代价就更大了, 这就使得我国的建筑结构设计的优化发展受到了制约。

三、结构优化设计方法研究

1. 制定合理的结构优化设计方案

建筑工程的结构设计问题需要考虑许多因素, 如结构设计的使用、设计、实施、美观等方面。因此, 必须要设计出不影响工程进度等要求的合理设计方案, 而不仅仅是单纯的数学理论。所以, 在进行建筑结构的优化设计时, 一定要结合实际的工程来进行优化设计。在选择设计变量时要以少而精为原则, 选择对目标函数影响最大的参数作为设计变量。而其他参数作为常量使用, 或不作为独立的变量来使用。严格按照约束条件进行优化设计, 这样可以缩小设计变量的可行域, 减轻结构优化设计的工作量。目标函数作为判断结构优化设计方案优劣的标准, 要制定一个全面的目标函数是很难的。因此, 一般选取结构设计中的几个主要特征或因素来选取目标函数, 并且要针对具体的工程和实际情况来制定最合理的目标函数。

2. 建立综合评定指标体系

20世纪70年代, 由美国一位教授提出的层次分析法充分体系了定性与定量相结合的方式。这种方法把复杂的问题分解成若干有序的层次, 并且根据对一些客观事实的判断, 对每一层次的重要性给予定量的表示, 利用数学方法确定每一层次的相对重要性次序, 再通过对各层次的分析导出对整个问题的分析结果。

3. 综合评定指标体系的使用方法

在使用综合评价指标体系时, 将我国的城市按大小大体分为三类, 然后通过聚类分析方法和相关的程序对某一类城市的经济、历史、文化、气候等因素的区别与相似度进行分析, 再将其划分成若干类。通过调研获得某类地区的数据特点, 然后再利用层次分析法和相关程序计算出该地区各层次因素的权重值。以此类推, 计算出我国其他地区的数据特征。存储在特殊的数据库中, 综合各项指标评出标准及待选方案的得分表。再利用灰色聚类评价方法程序或迷糊评价方法及程序, 计算出最优设计方案。

4. 提升结构设计人员的设计水平和职业修养

结构优化设计最终还是取决于设计人员的自身修养, 符合人民的视觉美感和应用价值的建筑才是完善的, 才能真正彰显出建筑的质量和水准, 做到全方面有序、高效的进行。因此, 结构设计人员必须提高自身的责任意识。既要掌握高超的结构优化设计本领, 还要注意团队协作。建筑结构的设计涉及到各个方面, 不可能由一个人来独自完成。需要各方面的设计人才团结协作, 才能设计出更加优化的设计方案。

5. 优化资源配置提高原料效率

建筑材料是建筑工程的基本元素, 然而不合理的结构设计方案很容易造成原料的浪费。因此, 在进行结构优化设计时, 一定要注意选取适当的建筑材料。在提升建筑的美感的同时, 提高建筑材料的利用率, 减少对材料的浪费, 这也是结构优化设计时要考虑的一个重要因素。

四、结语

结构优化设计是一个全面、综合的课题, 需要周密的部署并且严格的实施。结构优化设计的首要任务是在实现建筑工程的基础上, 保证建筑的舒适度。好的结构设计能够给企业带来可观的经济效益, 而结构安全更是生命攸关的大事。我国规范明确规定, 在进行结构设计时要避免薄弱环节, 确保结构设计中计算出的理论值与实际相符合, 并确保建筑材料的安全可靠。结构优化设计过程非常复杂, 因此要选取最优的方案。根据具体的工程结合设计经验对工程进行合理的分析, 确保工程的安全和经济效益。结构优化设计能够加快设计进度, 节省工程造价, 全面提高工程的质量与安全。因此, 必须加强人们对于建筑结构优化设计的重视。不断提高建筑的使用价值, 最大限度的增加结构优化设计的时效性。

摘要：随着人们对物质生活的要求越来越高, 在建筑方面越来越向着简洁、美观、环保的方向发展。为了提高企业的竞争力, 必须对建筑工程的设计进行优化, 提高建筑工程的质量, 这样才能满足人们的高要求。

关键词：建筑结构,优化,设计,质量

参考文献

[1]孙大伟, 陶志军.浅析建筑结构中的优化设计与应用[J].科技创新与应用, 2012 (23) .

建筑给水排水工程优化设计论文 篇2

目前，高层建筑的迅速发展已经成为我国建筑建设的主流方向。但是，在实际的建设过程中，给水排水设计表现出很多的困难。由于高层建筑的楼层较多，在管道设计、水压安排等多个方面都亟需进行深度的优化，与此同时，加强整个建筑施工管理工作、保证施工工作的正常进行对优化高层建筑给排水工程的意义更加深远，也能够从某种角度上保证人们生活质量的不断提升。

2建筑给排水工程在施工中存在的问题

2.1管道材料的质量问题

在给排水工程中，上水管作为给水的关键管道，其质量好坏直接关系到水源质量的好坏。我国以前采用的管材是镀锌管，现在已经逐步进行淘汰，代替其在施工过程中使用的是新型的管道材料，建筑上常用的管道材料大多数是以塑料作为原材料进行制作出的上水管道。现在，国家对上水管道的材料没有进行明确的规定，在进行给水排水工程设计和施工的时候，进行施工的企业常常由于过度追求利益上的收获，因此选用一些耐腐蚀性较强，但是抗压性较差的管道。这种做法严重影响建筑管道的建设，非常容易发生严重的漏水或者渗水问题，可能引发建筑整体的质量问题，甚至危及人们的生命和财产安全。

2.2管道噪音的控制问题

由于目前的建筑下水管道中大部分空间是空气，如果有水经过，便会引起不同程度的噪音，这种问题对于上水管道而言通常不会发生，因为上水管里基本没有空气，噪音就没有出现。那么，只是下水管道中才会存在噪音问题，比如坐便器在下水的时候，存在水流和管壁相互撞击而造成的噪音，管道中水流的搅动产生大量的气泡上浮在整个管道中产生的`噪音，当水流进一步流进垂直管道中后又产生了噪音，因此现在下水管道的噪音问题是一个非常严重的问题，究其原因有以下几点：

2.2.1由于震动而形成的噪音。震动噪音就是指受到下水管水流撞击而产生的噪音，这种噪声的传播范围非常广，给人们的实际生活带来了很大的负面影响。再者，在现代高层建筑不断建设的过程中，为了不断提高业主的日常用水质量，满足业主的用水需求，绝大多数高层建筑物里都安装了水源加压设备，该设备在工作的时候存在很大的震动，也会产生严重的噪音问题。

2.2.2由于不合理设计而导致的噪音。在进行住宅设计时，受到居住面积不同的影响，通常会设置不同的排水管道。对于较大的居住面积就会设计多个排水点，也要设计相应排水管道，于是造成排水管道实际的距离需要增加数倍以上，造成严重的浪费，同时形成了更多的管道噪音。过长的管道设计造成业主水源压强的增加，从而形成噪音。对于一些严重缺水的地方，建筑给水排水设计中常常不考虑实际地域性特征，不仅浪费管道实际的设计面积，而且增加了噪音形成的渠道，更是严重偏离了建筑设计节能减排的发展目标。

2.2.3由于过滤物冲击而形成的噪音。建筑内部，存在很多个排水口，由于没有对过滤网进行合理的设计，导致很多固态的残渣也流进了下水管道里，在水流的过程中，固态的残渣也随之流动，对管壁形成严重的冲击而带来噪音，并且固态残渣还会严重损伤下水管道。

3优化设计建筑给排水工程的措施

3.1完善设计，优选材料

对于不同的建筑形态一定要采用不同的给水排水设计方案，根据不同的客观条件进行合理的选择管道材料，要选择那些质量比较高并且环保效果好的管道材料，保证完成对建筑给排水的合理设计。结合实际的建筑下水管长度情况，设计标准的管道布局，决定建筑设计的管道基准，只有这样才能够保证建筑地下管道给水排水的畅通。

3.2施行全面管理

建立完善的给水排水管道施工安全制度，对需要细化的安全管理规范进行有效的规划，严格按照国家规定的基本原则，结合各个部门的法律规定标准来实施。同时，给排水管道施工还需要一些细化具体的制度和安装规范，同时落实施工质量和安全到安装作业一线之中，让参与施工的每一个人员在思想上都能树立安全生产、质量保证的意识，学习相应的安装规范安全作业，在开展安装作业前一定对施工工人进行技术交接及相应的技术培训，不断提升管道安装的质量和安全要求。规定工人严格按照安装图纸的要求进行作业，同时设计专业人员负责安装现场情况，监理部门对施工过程中出现的一些问题一定要第一时间进行纠正，监督安装过程全面的规范化。管道建设材料需要在监理部门的实时监督下购买，实现对建材质量的监管，严禁使用质量不达标的管道建材。

3.3降低管道噪音

管道材料在选择的过程中，一定要严格按照国家相关规定的标准要求并结合具体的建筑情况进行准确的分析，选择那些质量达到国家标准的建筑材料，从而控制管道的噪音污染问题。当前，两竖管排水能够有效地降低管道内的水流噪音，同时，其排水的效果在很大程度上优于传统排水设计。所以这种两竖管排水设计中存在大气压差，进而有效实现了降低噪音的功能，这种两竖管排水的设计在建材选择方面需要按照国内的要求严苛执行，同时要根据建筑的实际情况，来选择质量最佳的管材。

3.4实现节能减排

建筑给水排水设计中需要重视节能减排的效果，按照设计标准合理对雨水进行收集并设计合理收集雨水的利用标准，结合建筑的实际情况，完成对生活用水和日常用水的合理管理。上述设计理念在实际建筑应用中常常需要一定的测试过程，根据实际的测试结果不断进行方法上的改良，同时通过测试分析适合给水排水的实际节能减排的效果，在不久的将来进行实施和推广，充分实现这种给排水系统的节能减排理念。

结束语

建筑给水排水工程的设计优化研究 篇3

【关键词】建筑；给水排水；设计；优化

建筑是支撑城市的发展的重要环节，越来越多的高层建筑、系统规划的楼宇已成为城市的重要名片。时下，建筑业遍地开花，给水排水工程作为建筑建设使用中必不可少的关键工作，应当引起足够的重视。我国目前的给水排水工程发展至今，包含三大体系：城镇给水排水工程、工业给水排水工程、建筑给水排水工程。建筑给水排水工程因建筑越来越多、越来越高，也呈现出多样化、复杂化的特点，需要进一步的优化设计，适应建筑行业的变化需求。

一、建筑给水排水概述

建筑给水排水是给水排水工程的重要组成部分，是建筑中水循环的系统工程，给水工程主要包括室内给水系统和室外给水系统。室内给水系统是指供水管道的水在满足用户需求的情况下输送到用户室内，由引入管、水表节点、管道系统及附件构成；室外给水系统是指从水源处取水，按相应需求将水输送到用水区，通常情况下由取水构筑物、水处理构筑物、泵站、管网等组成。排水是对水进行管道输离，与给水共同组成水循环系统。近年来，随着建筑高度的增加，给水排水量的增量较大，管道铺设长度增加的同时数量也不断增多，给管道铺设提出了更高的要求；高度增加后，火点也随之增加，在人员短时间内无法有效撤离的情况下，消防用水的建设维护显得更加重要。

二、建筑给水排水工程中存在的问题

（一）给水配件阀压力过大

在给水系统中，为保障水量的充足供给，通常会提供较大供水压，若是给水配件阀的压力过大，在某一时间段内，给水配件的实际出水量会远远超过配件额定的出水量，造成水资源的浪费，影响给水系统的正常运转。此外，在给水配件阀压力过大的情况下，用户水龙头的出水过于急湍，会引起管道的震动，造成配件阀门、水龙头等配件的磨损，降低配件的使用寿命，长期如此，管道之间闭合不紧实，也会引起管道的漏水，浪费水资源。

（二）排出水资源的浪费

目前，各类建筑设施的排水量很大，在没有合理有效的废水利用情况下，造成一定程度的废水污染，影响了正常的生态环境。给水排水是一项系统循环工程，而不是单纯以水的排出为结束，现阶段生活废水对环境的影响越来越大，该问题也得到了社会各界的广泛关注，但由于废水处理工程费用较高，废水的利用率一直不高。如果在给水排水工程中充分考虑废水的去向及开发价值，通过一定的措施提高利用率，可以有效节省水资源的浪费，提高循环水平。

（三）管道噪音

建筑中管道数量的增加，在水量加大的情况下造成了一定的噪音影响。在住宅用户中，静水的压力一般不宜超过0.35Mpa，水泵直接供水的高层建筑更应当充分考虑水泵的扬程，进行合理规划控制，避免管道噪音的扩散影响。

三、建筑给水排水工程优化设计措施

（一）合理设计管道管径

近些年，一遇强雨水天气，城市道路都会出现严重的积水，排水管道无法发挥其应有的排水作用是一大弊端。在建筑给水排水工程设计中，同样需要考虑类似问题，排水量增加后，管道需要高负荷运转，进一步优化相关设计，提升给水排水的及时性是必须重视的问题。建筑给水排水系统中，废水管道的外径应当大于32mm，粪便污水排水管的外径至少应当是100mm，对不同管道应当采用不同的管径标准，同时满足使用实际需求，保障排水系统的运转正常。

（二）高层建筑消防给水优化设计

高层建筑消防系统不可缺少，如果发生火灾必须确保消防系统满足住户逃生需求，尽可能降低财物损失。高层建筑消防设计时，设计供水方式为分区分水箱串联加压供水，这种方法可以避免维护时造成其他区域不能正常运转，有利于系统维护管理。为了保障火灾发生后10min内的用水，每一级可设计两个消防水箱，当一个水箱出现故障时，另外一个水箱可以继续工作。在高层建筑给水设计时，不管是喷洒系统还是室内消防系统，都要设计系统水泵接合器的接力泵，确保使用安全性。各级泵站设计为固定供水设备，利用低频自动巡检装置，采用盘车巡检方式，提高运行稳定可靠度。

（三）排水系统优化设计

在进行建筑排水系统优化设计时，主要是针对雨水排放进行优化，要改变传统的尽快将雨水排放的观念，倡导运用LID LowImpactDevelopment（低影响开发）理念，LID是实现城市雨水收集利用的生态技术体系，改变以往尽快将雨水排放的设计方式，设计时建筑雨水管道设计，可采取以渗为主，贮蓄排相结合的排放系统，有利于回补地下水。在小区或者校园建筑排水系统设计时，可以将雨水纳入LID系统，充分利用，储蓄雨水后用于地面冲洗以及绿化灌溉等。在设计排水系统规划时，设计师需要发挥全局性思维，全面考虑所在区域的污水排放系统、雨水排放系统、中水系统，做到人工循环系统和自然循环系统结合，控制径流污染，减少污染排放，因此LID理念可以作为排水系统优化设计的目标。

（四）给水系统优化设计

在给水系统优化设计时，首先要考虑的因素是节能节水，同时兼顾建筑物特点、用水特点等因素综合考虑。现主要分析高层建筑的给水系统优化设计思路，高层建筑设计时以二次供水前置设备+常速泵组+高位水箱的方式进行供水，利用高层建筑的设备层，设置适当容积的高位水箱，低区由重力作用供应，高区通过加压供应，水泵房采用二次供水前置设备，主要靠市政余压供水。如一高层建筑，高100m，市政水压0.25MPa。给水系统竖向分为四个区：低区（负3层-地上3层），中Ⅰ区（塔楼的4-11层，裙楼的3-5层），中Ⅱ区（12-18层），高区（19-25层），其中14层为设备层。在设备层设置一高位水箱，将二次供水前置设备放置在生活水泵房，高位水箱利用常速泵加压供给中Ⅱ区和高区，中Ⅰ区给水靠重力作用，10层至14层高度差为14m，无需设置增压泵即可供应中Ⅰ区的用水需求。该建筑单体加压部分水量为1000m3/天，因二次供水前置设备利用了市政余压，仅二次供水前置设备节省的电量每天就达120.6度，一年就可节约44019度，每年节省电费37279.69元。因此，供水安全、稳定、节水、节能，是给水系统优化设计的目标。

（五）因地制宜优化设计

建筑设计师要对建筑地周围的地形地貌详细考察，结合建筑物的高度和地面情况进行设计。例如，目前新建建筑大多为高层建筑，必须要考虑高层供水问题，建筑物越高，需要的水压就越高。常见的给水排水设计为将排水管埋在地下，用供水泵进行供水，但是这种方法难以满足高层建筑需求，不仅低层水压不稳且高层无水。因此，设计师要优化设计，因地制宜，采用楼顶水箱、二次加压、分区供水等方式，满足高层用水需求。

四、结语

建筑给水排水工程是建筑工程的重要工作内容，需要充分严谨、科学的规划，在管路铺设时加强对施工质量的要求，积极利用新型的技术及管材，多措并举，保证水系统的流畅运转。同时要加强对废水的再处理利用，节省水资源，提高使用率，使水可以在整个给水排水系统中真正循环运转，更好地服务于用户，促进水资源的可持续利用。建筑给水排水系统是必不可少的建筑设计环节，在实际设计时要充分考虑建筑地的特点，因地制宜合理设计。在设计时要充分考虑到给水排水系统安装过程中遇到的问题，包括噪音、地漏、消防等方面，这些问题都为设计提出了具体要求。设计人员应该从实际问题中吸取教训，优化设计方案。目前，随着城市的发展，出现了很多新建高层建筑，这就对设计提出了更高要求。高层建筑必须在施工前设计要排水管道路径，包括管线的内外径、管卡、配件尺寸等。在给水排水设计时要注重实用性、可行性和安全性有机结合。本文关于建筑给水排水设计优化的研究，只是进行了初步探讨，大部分为定性分析，仅有少部分定量分析，还有很多工作需要完善和补充，比如建立建筑给水排水系统等。另一方面，目前建筑工程越来越复杂，因此建筑给水排水系统在设计时要考虑的问题和细节也更多，设计方案亟待优化。目前关于建筑给水排水系统优化设计理论研究的并不多，而设计优化的迫切性要求已经提出，仍然需要我们进一步的努力。

参考文献

[1]孙裕静，王华.浅析建筑给水排水工程与节能[J].科技风.2015[04]

[2]孙源忠.浅谈建筑给水排水工程设施中存在的问题及其对策[J].科技资讯.2014[09]

[3]颜正惠.建筑给水排水工程的设计优化研究.华南理工大学.2012

浅析住宅建筑的优化设计 篇4

1 住宅建筑的优化———套型

住宅在套型方面的优化与人口的结构息息相关。简单的住宅套型不再仅仅被单纯地满足需要。由于人口的发展以及人口结构形式的多样化, 住宅的套型多样化被用户所追求。人们在购买住宅的第一时候, 会充分根据自己的家庭组成情况来选购户型, 从而在这一基础上再考虑别的住宅因素。因此, 住宅优化中的套型多样化是未来的住宅需求的趋势。

基于这个住宅趋势, 住宅建筑的设计人员要秉着耐心、细心的心理, 充分考察当前的人口结构。据调查表明, 现在的人口结构有:SOHO型家庭、多代居型家庭以及DINK型家庭等。在结合某一家庭结构的同时中还应充分体现每个居住者本身的差异性。例如, 当一个家庭是老幼兼备的三代式家庭, 设计者在设计住宅套型的时候, 要至少设计两个主卧, 使这个家庭有足够的居住空间。当一个家庭是SOHO式家庭, 则满足居住者的办公需求, 因此, 设计者在设计的过程中要为其设计一个独立的家庭办公区间等。随着生活水平的越来越好, 设计人员还可以充分考虑保姆间的设计规划等。

住宅套型的丰富性是设计者的人性化设计, 它可供不同的人来选择, 购房者对其有着很大的选择弹性。设计者还应在设计中加强与人民群众的交流与探讨, 使住宅设计更具针对性。

2 住宅建筑的优化———功能与设计空间

2.1 贯彻落实“以人为本”的理念, 打造适宜的居住空间

住宅建筑的居住空间是有比例尺度的。如果居住空间过大, 则会显得整个家庭冷冷清清, 毫无生气;但一个家庭的居住空间过小时, 则会使居住者感到居住空间的拥堵, 甚至日常的居住生活活动出现不便。根据这些, 设计者要结合居住者的生活起居习惯来注重每个房间的空间尺寸的设计。每个空间的打造要讲究适宜, 根据人口活动的频繁度来适当调整居住空间的范围。

2.2 提高住宅建筑的舒适安逸度

住宅建筑是用来满足生活和学习的一个空间。它不是单单满足基本的生存需要的, 而是用来享受居住带来的乐趣的。人们在自己的住宅中会度过很长时间的, 因此, 对于建筑舒适度的要求会比待在其他建筑物中更高。住宅的舒适度不仅是环境空间的舒适惬意, 还包括住宅时的所用的建筑材料。建筑材料应该环保科学, 并与新工艺相结合, 起到建筑美观、环保的效果。这样可以使居住者在舒适安逸的环境中放心地生活、工作, 从而享受生活, 提高在家的工作效率。

2.3 不断健全、完善住宅建筑的功能要求

住宅建筑的功能要求之一是要全面。例如, 国外的一些住宅例子就做得十分成功:日本的有些房子虽然小, 但它的功能一点也不亚于大型的住宅具备的功能。俗话说:“麻雀虽小, 五脏俱全。”它们除了必备的住宅基础功能水电外, 还有独立的洗衣空间与储藏室等。而且空间功能的完善提高了居住者的舒适安逸度。对于大型的住宅, 功能的完善比较容易实现, 它设计时需要注意的是功能空间在完善的同时要加强各区域的合理规划布局。而对于小型的住宅, 设计师对其的设计有着一定的困难性。所以, 设计者要综合考量住宅建筑的整体结构, 合理完善功能, 并且有效考虑如何利用有限的空间来规划空间层次, 特别是细节之处 (例如充分利用狭小的空间来扩大住宅的储藏区) 。

3 住宅建筑的优化———住宅环境

决定居住者购买住宅的主要因素之一是住宅建筑的环境, 这包括方便的交通环境、和睦的邻里关系等。所以, 设计者可以在这一方面的住宅建设中入手, 不断加强对其的优化, 从而提高它的建筑品质。

3.1 方便的交通设施

住宅购买者往往要求购买的住宅具备良好的交通体系, 这样可以为居住者提供行车、停车等方便。所以, 在这一环节上, 设计者需要合理布局住宅小区的交通规划, 使人、车能够有效分离。在住宅区可以建立地下停车场等。在停车场车位数量的设计上不宜过多或过少, 它的数量要求应与住宅区内的人口比例相协调。同时, 在小区内的车位设计上可以有效利用绿化带等来进行分隔。此外, 在住宅区道路上的设计业十分讲究, 它不能过窄, 要不然会出现小区内车辆拥堵的现象, 严重影响居住者的居住心情。

3.2 和睦的邻里模式

俗话说得话:“远亲不如近邻”。和睦的邻里关系会给居住者带来舒适安逸的感受。因此, 在居住者与居住者的住宅建筑的设计上十分有技术水平, 既要保护每个家庭的隐私, 又要促进每个家庭之间的社会交流需要。但是, 往常的住宅商品往往是单元制, 在设计上是一梯多户制或一梯两户制。可这样的住宅设计在一定程度上有了住宅建筑空间的限制, 居住者的交流最多在自己的单元楼里进行, 甚至夸张地话连隔壁居住的人都不认识, 建筑空间上的明显隔断严重阻碍了整个住宅小区的交流。鉴于此矛盾又统一地需求, 设计者要科学合理布局住宅空间, 尽可能提供能够使大家交流的环境, 例如健身场地的修建等。采用多种多样的规划布局, 减少分隔障碍, 促使居住者纷纷踏出自己的家门与其他的居住者进行交流沟通, 从而打造和睦的邻里关系。

4 住宅建筑的优化———室内设计

以前出售的住宅形式大都是毛坯房, 它需要购买者在入住前进行装修、改造。购房消费者往往在室内的装修上费心、费力与费钱。因为如果直接居住粗装修的毛坯房的话, 居住者就要忍受居住时住宅房内设计提供的不便。因此, 绝大多数居住者为了日后的舒适安逸, 常常在拿到房的第一刻对室内重新进行设计。可于此同时, 也因用户对室内装修的不了解与不精通为自己提供了诸多的不便。

所以, 设计人员可以设计精装修的住宅, 引领消费者真正推崇这些高品质的住宅。对室内设计中的精装修, 设计人员要合理布局水电管道的设计, 与客户进行充分交流, 参照客户的居住需求对住宅进行二次装修。客户与建筑设计师的联合探究能够减少材料的浪费, 降低对环境的污染, 充分考虑到“以人为本”的理念等。而对于目前毛坯房的粗装修还未退出装修舞台, 设计者也应该对此优化设计。因为如果设计者不在粗装修上花点心思, 那么后面的装修需要大改线路, 这样会浪费前面工程所做的投资。在这个粗装修上, 设计者要考虑水、电管道与线路的走向, 避免日后对它的大改造。并且设计者要对插座等进行合理规划等。

5 结束语

据上论述, 住宅建筑的优化的核心理念是“以人为本”。住宅的优化要充分考虑人与环境的和谐性以及居住者的个性需求, 这样才能使住宅设计实现人本化。在住宅设计优化中, 设计者是整个流程中的关键之处, 他在住宅设计工作中担任着重要的角色。所以, 设计者要发挥他的主观能动性, 坚持住宅建筑的优化设计, 打造精品住宅区。

参考文献

[1]张进嘉.陈大昆.住宅的优化设计[J].住宅科技, 2009, 29 (15) :257-260.

[2]李红国.浅谈建筑节能及其措施[J].山西建筑, 2011, 32 (12) :132-134.

[3]金翔荣.戚影.采暖住宅建筑设计中的节能措施[J].发现, 2007, 37 (10) :111-113.

[4]王玉玲.朱江雁.浅谈住宅建筑节能设计[J].新疆化工, 2006, 15 (15) :239-240.

建筑结构优化设计论文 篇5

社会的发展促使人们的生活水平得到了很大的提高，注重物质生活水平的追求也不断提高，这就形成了对建筑水平多样化的要求，要想在节约建筑成本与建造高质量工程中有效统一，就需要一定的建筑结构优化设计，建筑结构优化设计不仅能够在资源上节约成本的支出，还能够实现在资源的有限条件下使建筑的质量功能水平最优化，能够提高空间的利用率，发挥资源的最大功效，建筑的高质量包括建筑的环境以及使用功能，结构设计优化符合一定的经济发展原理，对资金，土地资源空间，建筑质量与水平都能做到合理的优化，建筑结构优化对于建筑行业的发展以及未来的经济可持续发展都有着很重要的作用。

优化建筑工程设计 篇6

关键词：工程造价 工程项目 投资效益

一、工程造价的控制

建设工程项目的全过程大致可分为四个阶段：可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段和施工阶段，相对应四个阶段的投资控制值可称为：可行性研究阶段的估算、初步设计阶段的概算、施工图设计阶段预算和施工阶段决算。这四个阶段对工程造价都有直接的影响，必须进行全过程的控制。

据西方一些国家分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的百分之一以下，但正是这少于百分之一的费用对工程造价的影响度占到百分之七十五以上。由此可见，设计质量对整个工程建设的效益是至关重要的，设计阶段的造价控制对提高设计质量，促进施工质量的提高，加快进度，高质优效地把工程建设好，降低工程成本也是大有益处的。

现在是社会主义的市场经济，建设项目中的投资方讲究投资效益，业主（建设单位）、承包方（施工单位）、设计单位也都有各自的经济利益。因此，市场经济的建立，为造价控制在大的环境方面创造了有利的条件。

虽然在设计阶段控制造价比在施工阶段的效果好得多，但它并不是无条件的，设计阶段控制造價依然需要主客观条件。没有条件就根本谈不上控制造价。设计阶段控制造价的主观条件是：业主（建设单位）非常真诚而且迫切需要控制造价，设计单位不但有水平非常高的设计师而且还有非常精通造价业务的造价师。设计阶段控制造价的客观条件是：国家（包括中央和地方的各级政府）要有相应的、明确的政策法规。只有在主客观条件都具备的情况下，设计阶段控制造价才能实现，也才能做到真正意义上的造价控制。

二、建设项目的优化设计：

优化设计控制投资是一个综合性问题，不能片面强调节约投资，要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析，要以提高价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指针，以总体效益为出发点，从而真正达到优化设计效果。

（一）设计方案的优化：

单项工程设计中，其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资都有较大影响。

1、建筑方案的选择：

建筑方案设计是一个创造性的过程，集工程性、艺术性和经济性于一体，只有技术上先进可靠，经济上合理可行的建筑产品才能被社会所接受。但由于建筑设计工作的特点，更多的设计者主要从事的是建筑设计工作中创造性劳动部分，同时受计划经济时代的影响，经济意识薄弱，缺乏将经济意识贯穿于设计过程中。

一个优秀的建筑设计方案，之所以能在众多方案中脱颖而出，应该集中了众家之长，不仅在设计中有独特的构思，而且在经济分析上也占有优势。然而在目前的方案设计过程中更多的是考虑了建筑的新颖，外形的美观，功能的完善等等，而对于经济分析这一块即便有所考虑，也是花费的功夫甚少。设计阶段的造价控制一环套一环，始终围绕着方案设计进行。初步设计概算不能超过方案设计阶段的投资估算，施工图预算不能超过初步设计概算。所以，方案设计阶段的投资估算是重中之重，方案设计阶段的经济分析显得尤为重要。

2、建筑材料的选用：

例如框架结构的非承后墙体种类选择对工程造价有着较大的影响。传统的做法是粘土空心砖，自重大，保温性能也差。现在有许多轻质、隔音、隔热且价格较经济的新型建材可供选用。如加气砼、砼空心砌块、水泥玻璃纤维板、石膏条板、膨胀珍珠岩空心条板等。

3、结构方案的选择：

基础的经济技术指标对高层建筑的总造价有很大的影响，基础的工程造价在整个工程造价中所占的比例较高，尤其是在地质状况比较复杂的情况下，更是如此。因此现以基础方案的选择来说明结构方案的优化。

10%，甚至可达10%～20%。

所以，方案设计阶段的经济分析做得好，才能真正从源头上控制工程造价，对设计人员和造价管理人员都应该重视起来，使工程造价控制真正落到实处。

4、结构设计的优化：

目前承建方对建筑结构施工图设计的控制：现在包括房地产公司在内的承建方已经不同层次的认识到结构设计对工程造价的影响，设立专门的人员控制结构设计。由于认识的不同，只是一味的控制含钢量，混凝土用量等等低级的方法。结构施工图设计不能给房地产公司创造价值，但是好的结构设计绝对可以给房地产公司降低工程成本，真正的在设计过程的各个环节控制，保证工程结构设计的质量，降低工程成本有不可估量的作用。

面及配筋。

5减少设计变更：

加强设计变更管理，实行限额动态控制。一般来说，设计变更是不可避免的，但不同阶段的变更，其损失费用也不相同。变更发生得越早，损失越小；反之，损失就越大。如果在设计阶段变更，则只需修改图纸，其它费用尚未发生，损失有限；如果在采购阶段变更，不仅需要修改图纸，而且设备、材料还须重新采购；若在施工阶段变更，除上述费用外，已施工的工程还须拆除，势必造成重大变更损失。为此，必须加强设计变更管理，堵塞由于不合理的修改变更而提高造价，尽可能把设计变更控制在设计阶段初期，尤其对影响工程造价的重大设计变更，更要用先算账后变更的办法解决，使工程造价得到有效控制。

6、适当采用标准设计：

经国家或省、市、自治区批准的建筑、结构和构件等整套标准技术文件图纸，称为标准设计。标准的工程设计，来源于工程建设实践经验和科研成果，是已被实践证明了的优秀设计，它适应我国的自然条件和技术发展水平，能合理地利用能源、资源、材料和设备，体现施工、生产、使用和维修的要求。因此采用标准设计一般都能使工程造价低于非标准设计，但对于特殊的工程例外。同时，采用标准设计还能节约设计费用，缩短设计周期，能较好地执行国家的技术经济政策。它是在设计阶段有效控制和降低工程造价的重要方法。

7、各专业之间的协调配合

在实际中经常发生凿洞拆墙现象，造成人力财力的浪费。各专业应相互配合，及时协调各有关问题，把隐患消灭在设计中。只要加强设计阶段管理，选用节约方案可以达到经济适用的目的。

绿色建筑结构优化设计 篇7

关键词：绿色建筑,结构优化,结构体系

从造价角度分析, 建筑施工阶段大致决定了建筑安装造价的20%, 建筑设计阶段大致决定了建筑安装造价的80%。而建筑设计阶段的结构设计就决定了整个建筑安装造价的40%~60%以上, 对于住宅来说大概是60%以上[1]。与旧式的建筑结构设计方式相比, 建筑结构设计优化方案可以使房屋建造的成本降低30%左右[2]。从资源消耗方面来分析, 我国现有住宅绝大部分都是采用的混凝土结构体系, 而混凝土结构体系对于砂石钢筋和水泥的消耗量是惊人的, 特别是在水泥的生产过程中需要消耗大量的煤炭资源, 造成了极大的能源浪费和环境污染, 砂石正在被用尽, 铁矿石的价格成倍上涨, 住宅寿命终了时, 将有数量庞大的垃圾需要处理[3]。

2010年12月10日至12日, 在深圳举行的第十二届CIHAF中国住交会上, 绿色建筑的关键在于结构优化这一认识得到了确认。绿色建筑设计是绿色建筑的龙头, 结构优化设计是绿色建筑设计的关键环节[4]。我国的绿色建筑评价标准, 原本就提倡优化结构的设计, 随着2015年1月1日GB/T 50378—2014《绿色建筑评价标准》的实施, 更是将结构优化设计提升为节材部分的最重要内容, 对地基基础、结构体系、结构构件进行优化设计, 并将节材效果的评价分值设为5分。一般认为, 一星、二星建筑每m2增加100元左右, 三星建筑增加200元左右, 这些是没有进行结构优化时的结果。假设结构优化以后, 每m2可节省100元, 意味着一星、二星、三星建筑基本上可不增加成本[5], 有利于建筑技术的推广, 因此, 迫切需要对绿色建筑进行结构优化。

1 国内外城镇绿色建筑结构优化设计研究现状

1.1 基础结构优化

我国在基础优化方面也做了一部分研究, 蒋晓静[6]以上部结构与地基基础共同作用的理论分析为基础, 针对上部结构和下部桩筏基础进行的优化方法研究, 建立优化模型, 拓展优化方法, 并通过算例进行验证。周峰等[7]为减小建筑物基础差异沉降, 针对天然地基、复合地基以及复合桩基, 提出基于差异沉降控制的地基基础优化设计方法, 通过优化天然地基、复合地基以及复合桩基在桩基平面内的支承刚度, 建立地基基础支承体刚度人为优化的数值计算模型, 分析了该方法控制差异沉降的效果。并通过人为优化支承刚度分布的方法, 使基础的弯矩平均减少80%, 不均匀沉降平均减少75%~90%, 近似达到零差异沉降的目标。来潇等[8]结合工程实例, 针对地基条件的不均匀特征和施工影响因素, 采用了长短桩、疏密桩和换填方法的组合地基方案, 并运用地基与基础共同作用分析的原理, 采用SFIA方法进行了拟建建筑物的地基沉降分析, 用工程实践证明, 基于地基与基础协同变形的计算分析方法不仅有效地解决了地基不均匀沉降和地基承载力问题, 而且是复杂地基情况下进行地基基础优化设计和解决施工影响因素的有效手段。

1.2 结构体系优化

1.2.1 混凝土结构优化

混凝土结构优化大多集中在突出新结构形式和新建筑材料的优化组合。

在国外, 北美及西欧地区对混凝土结构的研究主要集中在结构构件结合部位的受力性能、节点的连接方式以及抗震性能等方面。日本、新西兰对混凝土结构的抗震性能方面研究比较深入。

在国内, 对混凝土结构优化设计研究起步较晚。2003年, 秦力[9]针对常用的中高层住宅结构体系的特点, 综合考虑初期投资、灾后损失及维修费用、结构整体刚度、结构整体延性、施工工期和施工难度等多项条件, 建立了基于场地条件和抗震设防烈度的中高层住宅结构选型多目标优化模型, 并采用三标度层次分析法, 同时引入梯形模糊数的概念, 提出了三标度模糊层次分析法 (T—FAHP) 。2007年, 石磊[10]在理论上分析了影响钢筋混凝土住宅结构造价的宏观因素和微观因素, 通过统计、比较、分析大量工程数据, 总结出钢筋混凝土住宅各结构体系钢筋及混凝土用量的合理范围。陆海燕[11]针对高层建筑优化设计中的梁多目标选筋优化问题、构件截面尺寸的优化、多目标结构方案拓扑优化、多目标分灾抗震设计等一系列问题, 以遗传算法和准则法为工具, 开展了优化混合算法的研究, 并基于现有分析及设计软件进行了二次开发。苏文[12]通过对异形柱框架结构、短肢剪力墙结构和剪力墙结构这三种结构体系的抗震指标和经济性能的分析比较, 找出三种结构体系在抗震、经济性能上的差异, 通过这三种结构形式各自特性, 得出其适用范围。陈加军[13]结合预制装配式高层住宅工程算例, 利用有限元分析软件ANSYS, 分别对装配整体式框架–现浇剪力墙结构和装配整体式框架结构进行抗震分析, 通过模态分析和地震反应分析讨论了节点区域刚度变化对结构抗震性能的影响。

1.2.2 砌体结构优化

在国外, 配筋砌体结构已在美国、新西兰成为一种广为应用的结构体系, 美国抗震规范中配筋砌体的适用范围同钢筋混凝土结构。如美国加州一幢13层建筑面积为1.4万m2的配筋砌体建筑——希尔顿旅馆, 采用高强混凝土砌块墙和预应力混凝土空心楼板, 每层只需4.5个工作日, 施工期仅五个半月[14]。砌体中设置钢筋或钢筋混凝土的配筋砌体结构, 具有较高的强度及较好的抗震性能, 如1971年圣佛南多大地震后希尔顿旅馆完整无损, 而与之邻近的一幢10层混凝土框架结构房屋却遭到了严重的破坏。同一次地震中, 第一层为框架结构的Ohve Veiw医院全部受到破坏, 邻近的在房屋一端设有配筋砌块剪力墙的电站却保持完好[15]。

在国内, 砌体结构相关研究与应用已相当广泛。刘桂秋[16]从砌体受压时的平衡条件、变形协调条件以及破坏准则建立了包括砖砌体、未灌心和灌心混凝土砌块砌体在内的砌体抗压强度计算公式, 该公式较全面地反映了块体、砂浆、灌芯混凝土的强度、弹性模量、泊松比、几何尺寸对砌体抗压强度的影响, 简化后的计算公式形式简单, 改进了现行规范计算公式不连续、计算方法烦琐等问题。张宇[17]在基于性能理论思想下, 对既有砌体结构的基础隔震钢筋混凝土预应力外套框架结构进行基于投资—效益准则的优化研究, 通过优化研究的计算结果归纳出不同梁柱截面尺寸, 不同地震波选取, 不同规模的地震作用下, 结构全寿命总费用的变化规律, 找到了加层改造结构的最优设计。邵帅等[18]通过对国内预应力砌体结构的试验研究和理论分析的介绍, 提出了一些需要解决的问题:如开展的试验方法主要是静力方面的, 动力方面的试验少;砌体材料也是一种地域性材料, 关于预应力砌体结构的可靠度及耐久性的研究还应开展等。

1.2.3 轻钢结构优化

近年来, 国内外的一些学者和研究单位专门针对钢结构优化设计开展了大量的科研工作, 并且取得了不少卓有成效的研究成果。Kang Seok等[19]基于和声搜索算法对桁架结构进行优化, 并与传统的遗传优化算法比较结果, 得出和声搜索算法能获得更为精确的优化结果, 且与传统方法都具备良好的收敛性能, 该优化算法不仅局限于优化桁架结构, 对框架结构和网壳结构同样适用。L.Pavlov ci等[20]试图通过拓扑优化和生产工艺相结合的方法, 求得轴对称、连续的最优型钢截面, 并进行了有限约束和无约束优化的对比分析, 最终得到应力集中情况小、质量最轻、刚度最大的合理结构。Charles V.Camp等[21]采用蚁群算法开发了离散型优化设计程序, 使得结构在满足可靠度和强度的前提下, 从美国钢结构协会的型钢数据库中, 优选出使钢结构的总质量达到最低合理截面, 其结果与真实结果偏差小于2%。D.B.Ngim[22]改进了原有优化设计片面单纯追求结构重量最轻的做法, 同时考虑了材料、建造和安装费用。通过对多层平面钢架的测试, 该优化系统不仅显著降低工程造价, 而且提供了更多的关于工程建造和材料消耗的方案。

在国内, 吴学奎[23]通过用STS钢结构设计软件设计与大连已建的某轻钢别墅功能相同的住宅, 对低层轻钢住宅 (别墅) 的常用体系进行比较, 对低层轻钢住宅结构体系选型进行研究, 发现对于低层轻钢住宅, 龙骨体系用钢量要远小于纯框架体系, 约只有框架用钢量的50%, 建议对于四层以下的低层住宅, 应优先选用轻钢龙骨体系。陈世英[24]从理论上说明结构优化设计的数学过程, 介绍ANSYS优化的相关概念、过程, 探讨如何应用ANSYS进行优化设计和设计中应注意的问题。并对工程中广泛使用的轻钢框架结构进行优化设计, 验证了ANSYS优化结果的有效性, 在钢结构住宅广泛使用的条件下, 推广一种可被广大工程技术人员易于应用的优化技术, 节省了大量的钢材。余娟[25]通过对轻钢结构住宅体系的发展水平及趋势的分析, 并对轻钢结构住宅进行研究, 全面系统地对我国轻钢结构住宅进行了经济性综合评价研究, 建立了轻钢结构住宅经济评价体系, 并运用软件验证了轻钢结构住宅是经济环保的新型住宅。薄涛[26]针对轻钢结构因造价普遍较高而在住宅建设中受限制的情况, 在轻钢框架结构的优化设计上进行相关研究, 提出了融合PSO算法和ACO算法的混合算法, 将这种混合算法应用于轻钢框架结构的优化设计中, 从而降低造价, 促进了轻钢结构住宅的推广。

1.3 绿色建筑结构构件优化

李朝银[27]针对钢材造价较高的问题, 通过ANSYS对钢结构构件进行截面优化, 用ANSYS模型计算出该构件的应力值, 并对不同的约束形式试验数据和实际计算值进行分析对比, 模拟值与计算值吻合良好, 精度较高。该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段对钢结构构件进行截面优化设计。胡晓鹏[28]以西安地区多层和中高层典型住宅结构为对象, 对高性能混凝土和钢材强度以及结构构件的几何尺寸进行调查, 收集了大量的材料强度和几何参数的资料。在此基础上, 进一步对钢筋混凝土结构构件抗力进行统计分析, 给出了结构构件抗力的统计参数和概率分布模型。顾祥林[29]等提出了基于目标使用期的既有建筑结构构件承载能力验算的极限状态表达式。根据适用于既有结构的荷载和抗力概率模型, 考虑14种代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应与永久荷载效应简单组合, 对不同目标使用期内的荷载分项系数进行了优化分析。房克强[30]分析了梁柱截面尺寸与节点受力分配的关系。通过变化梁和柱的截面尺寸来分析梁、柱截面尺寸的变化对结构内力的影响关系。对各截面尺寸下的框架模型进行了内力计算分析, 通过对各截面尺寸杆端弯矩和跨中弯矩进行比较, 找出了使梁端的弯矩和跨中的弯矩相差不大, 亦或趋于均衡时的梁柱刚度比的范围。

2 绿色建筑结构优化设计存在问题

与国外相比, 我国对于结构优化设计理念的实际应用远远落后于其理论, 工程实践仍旧不甚普遍, 缺少时间检验。

2.1 基础结构优化

(1) 针对地基基础不均匀沉降的问题, 上部结构巨大的刚度虽能减少建筑物的不均匀沉降、改善筏板的受力状态, 但目前上部结构设计还无法完善地考虑次应力的存在对上部结构的影响。如在桩基础设计中, 若按竖向荷载作用进行布桩, 就无法考虑到弯矩作用下承台底部边桩的反力验算。

(2) 地下空间利用不充分。在地基基础设计中未完全结合岩土工程地质的实际情况、地下室和人防的设置、地基基础的选型等综合因素以充分利用地下空间。

(3) 在对地基基础方案进行优选时, 对沉降缝的设置、地下空间利用和埋深等诸多因素考虑尚且不够全面。

(4) 缺乏相应的地基基础优化论证报告。大多数工程未根据具体场地情况因地制宜, 对项目可选用的从天然地基、复合地基到桩基础等各种地基基础方案进行比选及定性论证。

2.2 结构体系优化

(1) 混凝土结构存在着浪费大量水泥、砂石, 其建筑布局受限制、工业化水平低等缺点。混凝土抗拉强度低, 部分采用了钢筋混凝土楼板, 容易出现裂缝;结构自重比钢、木结构大;室外施工受气候和季节的限制;新旧混凝土不易连接, 增加了补强修复的困难。

(2) 砌体结构体系中, 一些农村家庭随意增厚楼板、大量设圈梁与构造柱、不计成本地将钢筋放入混凝土里, 且使用多种材料混合砌筑房屋, 造成房屋的竖向与横向刚度分布严重不均, 建筑的质量分布不均衡, 加重了砌体民居的抗震隐患。且材料使用不连续, 导致建筑的整体性也得不到保证;配筋混凝土砌块砌体剪力墙中水平钢筋配置过多时, 并不能显著提高墙体的抗剪能力, 造成了不必要的材料浪费。

(3) 我国自主研发的轻钢结构设计软件, 如STS和空间钢结构系统CAD软件3D3S等与国外集结构分析、结构优化和工程智能化为一体的软件有一定差距;我国研发的低层住宅还没有形成完整的结构体系, 包括其结构形式固定、成套的扣配件以及与之相配的材料等。

2.3 结构构件优化

(1) 钢筋和混凝土的强度、构件的高度及宽度、混凝土保护层厚度、箍筋间距等不尽合理的设计导致结构构件抗力较低, 影响建筑的抗震性能及其抗震合理性。

(2) 对一些不具备遮阳、导光、导风、载物、辅助绿化等作用的装饰性构件作为构成要素在建筑中大量使用, 在施工过程中, 较少采用工业化生产的预制构件, 致使相应的工程造价过高。

(3) 在对结构构件进行节材优化论证时, 未对建筑功能、柱网跨度、荷载大小等因素进行综合考虑, 影响整体结构优化的效果。

3 发展趋势

(1) 绿色建筑寿命优化与阶段性优化。根据不同的地域环境, 在工程的使用年限内, 对每一阶段进行相应的方案优化。考察各个阶段的特点, 根据实际结果进行优化方式的确定, 从而对工程的整体寿命进行科学优化。

(2) 绿色建筑的整体性与局部性优化。在对建筑进行优化设计时, 要对每一个下属系统进行相应的优化。地基基础的选择:从天然地基、复合地基到桩基础等各种地基基础方案进行比选及定性论证。结构体系的选择:从对建筑层数、高度、平立面、柱网大小、荷载等进行比选。对于复杂性来讲, 主要包含选取建筑的材料、选取建筑的结构构件等, 在选取材料时, 可优先选用本地生产的建筑材料、建筑砂浆采用预拌混凝土, 在构件选取时, 可采用工业化生产的预制构件。故在进行结构优化时要从整体入手, 才能真正实现整体的设计优化。

(3) 绿色建筑主体上部结构科学性优化。建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统优化。整个过程首先应当合理地设置剪力墙, 保证剪力墙整体的质量是均匀的, 这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心, 从而减少地震或风力等对其的破坏性。

建筑冷热源优化设计研究 篇8

这是一个在一系列离散点上寻找最优的问题, 目前有成熟的计算方法。

1模型算法与分析

1.1建立备选方案集

建立备选方案集的目的, 是在设备数据库中找出设备允许的负荷偏差满足冷负荷、热负荷和卫生热水负荷, 然后各种设备按照一定的规则进行各种组合, 并对这些组合进行筛选, 冷负荷、热负荷和卫生热水负荷能同时满足的设备的组合就可归入备选方案集中。设备之间的组合规则在算法中体现出来, 我们将备选方案集合记为D{dn}。

1.2参数计算

形成备选方案集D后, 就要对每个方案的各种参数进行计算。这里所说的各种参数就是上面所说的指标向量集U中的元素。最后形成一个方案集D相对于指标向量集U的评价矩阵R。

在建立这个矩阵的时候, 要注意模糊量的处理。在7个评价指标中, 模糊量有3个:可维护性、环保性、使用年限和安全可靠性。这3个模糊量统一用0─9标度法处理。0─9标度法的量化指标见如下刻度标注所示。

还必须注意的是各评价指标对评价结果的影响。有的指标越大却表明方案越差, 在这种情况下就要取相应指标的倒数作为矩阵R中的指标值;如果指标越大方案越优, 则直接将指标值纳入矩阵R中。

该矩阵中每一个列向量都代表了一个备选方案, 相量中的元素代表了该方案的某一个指标的值, 当然这些值只是方案的初始值, 由于各方案配置和情况有很大不同, 因此, 并不能直接用这些值来比较各方案的优劣。

1.3评价方程的归一化

1) 在矩阵R的每一列中找出每一列的最大值和最小值, 记为此处i、j、m、n分别指矩阵R的列下标集元素、最大值和最小值的列下标。则这7个最大值和7个最小值组成了目标向量N和目标向量M。

这里, n、m分别指最大值和最小值。

2) 对矩阵的每一列元素分别进行归一化处理。对于“越大越好”性指标 (即效益性指标) 列, 对每个元素分别计算, 并将计算后得到的结果ri j替代原来的元素ri j。对于“越小越好”性指标 (即成本性指标) 列, 对每个元素分别计算, 将计算后得到的结果rij'替代原来的元素rij。如此计算矩阵中的所有元素, 得到的新矩阵就是归一化矩阵。

经过以上两个步骤, 矩阵R中所有的值都分布在0至1之间, 至此完成了评价矩阵的归一化。必须注意的是, 此时评价矩阵的的评价指标值都是相对量, 不能表示某一方案的该项指标的绝对大小。

1.4权向量确定

前面已经提及, 由于评价指标集合中各指标对于方案优属度的重要性不同, 所以可以采用权数的形式来表示各方案的相对重要性。对方案优属度重要的指标的权数就比较大, 对方案优属度不重要的指标的权数就比较小。

设权向量的形式如下:

权重确定的方法很多, 根据权重确定途径的不同, 这些方法大致可分为两类:一类是主观赋权法, 如层次分析法、专家调研法、环比评分法、最小平方和法、二项系数法等, 多是采用综合咨询评分的定性方法。这类方法因受到人为因素的影响, 往往会夸大或降低某些指标的作用, 致使排序的结果不能完全真实地反映事物间的现实关系。另一类是客观赋权法, 即根据各指标间的相互关系或各项指标值的变异程度来确定权数, 避免了人为因素带来的偏差, 但却忽略了决策者的主观因素, 如主成分分析法、因子分析法等[1~3]。

必须明确一点的是, 本模型评价指标中既有注重短期利益的指标如初投资, 也有注重长期利益的指标如成本、运行费用、环保性等等, 因此可以通过调整权向量中各分量的大小来达到不同的目的, 比如注重短期效益的方案可将相关指标的权值增大, 注重长期效益的方案可将相关指标的权值增大。

1.5综合评分的确定

一个方案的综合评分的组成包括该方案在各指标上的加权评分之和。因此, 一个冷热源项目的各种方案的最后等分组成的评价结果向量为:

得到各方案的综合平均得分后, 就可以很容易地确定最优方案。

2实例计算

为了验证以上的分析, 我们以某办公楼为例[4], 计算它的空调系统运行的单位产品成本, 并对其方案进行优选。3个备选方案分别为:方案1:风冷热泵机组;方案2:直燃机组;方案3:冷水机组+燃气锅炉。以上各方案的能耗情况和投资直接列表如下, 且已知:夏季供冷室外环境平均温度35.1℃, 冬季供暖室外平均温度为-3.8℃, 制冷时冷冻水供回水温分别为7℃、12℃, 供暖时热水供回水温度分别为60℃、50℃, 电能的

单价为0.45元/ (k W·h) , 天然气的单价为1.45元/m3。

表1为各方案的投资及能耗情况, 表2为各方案单位产品成本的计算结果, 表3为各方案的原始数据。

元/GJ

将表中模糊量数据进行量化处理, 可建立评价矩阵R:

按前述方法归一化处理后的矩阵R的形式变为:

根据文献[5]的方法计算并整理得到数据, 取权向量WT={0.18, 0.24, 0.18, 0.11, 0.09, 0.09, 0.11}, 作运算:

得到优选结果为DT={0.7462, 0.1450, 0.4962}, d=max DT=0.7462, 故方案1为最优方案。在只考虑成本的比较方法中方案2成本最高, 得分最低 (见表2) , 在优化算法中方案2得分还是最低。在只考虑成本的比较方法中方案3和方案1无法比较优劣 (见表2) , 但在优化决策算法中两种方案的得分拉得比较开, 优劣一目了然, 所以, 在本方案中风冷热泵方案是最优的, 水冷机组+燃气锅炉的方案次之, 直燃机组的方案最不可取。

摘要：提出了建筑冷热源综合技术经济模型。通过一定的技术方法将各因素化为货币单位, 实现建筑冷热源综合技术经济模型的搭建, 使其利用现行的技术经济, 实现模型的优化决策。

关键词：建筑冷热源,决策模型,节能

参考文献

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[3]王中兴, 李桥新.依据主客观权重集成最终权重的一种方法[J].应用数学与计算数学学报, 2006, 20 (1) :87-92.

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建筑结构优化设计思考 篇9

1. 建筑结构优化设计的必要性

当前社会出现的普遍明显的矛盾问题就是住房价格日益攀升。社会需求比较大, 而建筑成本问题也逐渐明显, 亟待解决。建筑项目价格需要及时的降低。结构造价是整个建筑设计造价中占据很大比例的部分, 要想明显降低减少整个建筑的成本, 就必须进行建筑结构设计的优化。因此, 可以借助与时俱进的社会新技术, 对于建筑的安全度、合理适用度进行改善, 实现建筑投资利益的合理性, 最大限度的来促进整个社会的迅速发展。建筑结构优化设计是整个建筑工程的最重要的部分, 是作为灵魂支撑。对于处理建筑问题、实现经济效益的提升, 起着关键作用。建筑结构优化设计需要确保整个建筑结构是安全的, 然后再依据结构理论知识和设计中的规范性条例, 借助科学的结构分析方法, 在原来安全结构的基础上实行深度的改进、拓展, 对于整体的质量实现明显深入的提升, 最终实现整个建筑设计成本的合理调控。

2. 建筑结构优化设计依据原则

在整个建筑结构优化设计中需要遵循诸多的原则和规范, 现做出以下举例和说明。成本降低原则, 即在建筑整体功能、安全性符合建筑标准的前提下, 需要对于优化成本进行严格的控制, 充分的实现材料设计的经济合理性, 避免奢侈浪费;舒适性原则, 即整个建筑的舒适程度是建筑结构优化设计需要考虑和关注的首要因素和必要条件, 舒适是满足用户需求的关键因素。舒适与否受到多种因素的影响, 比如建筑中电气设施安装情况、整体建筑体型、内外装修情况等等, 因此, 对于实现整体建筑结构的优化设计可以以这些因素为插入点;整体安全性原则, 即建筑的整体结构应该考虑到自然灾害的影响, 能够抵抗不良因素的影响, 保证整个建筑能够抵抗地震的威胁, 因此不论建筑的任何结构部位都应该有足够的抗震、承载能力, 以国家建筑设计安全标准为准绳, 这样才能够实现总体结构优化的安全性。

3. 影响建筑结构优化设计的条件

3.1 结构设计层面

要实现建筑结构的优化设计, 结构设计的正确合理与否, 是影响因素。因此, 建筑结构设计人员可以借助计算机结构设计的相关程序, 利用以往建筑经验和结构理论知识, 加以不断改进调整, 设计出合理科学的方案。结构设计的相关参数应该进行合理的选择, 因为结构设计的参数对于整个计算结构有着很大的影响, 参数的差异必然会带来建筑结构的差异, 对于整个建筑成本的影响也是很大的。计算参数应该根据建筑的实际情况和要求进行科学合理的选择和利用。另一方面, 相关的设计软件可以在结构设计中使用, 但是却不应该单纯性的依赖和跟随, 因为设计软件只能在设定的条件环境中才能达到预期的效果, 并不适合所有的方案。

关于结构数据的输入准确性需要保障。这涉及到各个建筑部件的截面尺寸面积、荷载数据等。因为, 如果数据输入出现错误, 结果就会致使整个结构的计算分析出现比较大的错误, 对于建筑的安全使用性造成威胁, 优化目的更不能实现。由于数据输入误差形成失误的有风荷载、抗浮水位等, 因此, 必须进行严格的参数计算与输入控制。

除此之外, 需要充分认识到实际结构与计算模型之间的区别。因为计算参数得来的计算模型是相对理想化的理论得来的, 而实际结构受到多种因素的决定与影响, 所以计算而来的结构模型与实际的结构是存在差异性的, 并不可能实现全部的吻合。因此, 如果完全依据计算程序的结果, 考虑不到两者的差异, 必然会对将来的建筑结构形成潜在的隐患。综上, 必须以实际情况对建筑结构进行计算和设计。

3.2 材料使用层面

建筑结构设计优化时需要慎重科学地选择建筑材料, 在降低使用成本的基础上, 充分实现对于建筑材料的利用。因此, 选取合适的建筑材料、实现科学利用对于建筑结构设计师而言是需要解决的首要挑战、必备条件。如果材料选择和使用不恰当, 不仅会造成浪费, 而且最后会形成对整个建筑结构项目工程造价的深重阻碍。除外, 建筑材料的选择还应该对于结构各部分的受力特点、应用环境状态等方面进行合适的对应。以此达到最大限度发挥材料性能的目的。

3.3 注意选择建筑设计工期

建筑设计的普遍工期一般是时间跨度大, 整个工程项目投资任务艰巨, 而设计工期的长短则是明显的影响着整个建筑完成的工期长短。效益是影响造价情况的关键因素。在工期方面, 若是能够按时或者提前完成工程的话, 就可以实现建筑设计风险的明显降低, 同时企业的再生产能力明显地得到改善, 最终实现经济效益和社会效益的显著提升。综上, 可得, 要实现建筑设计结构的高效科学的优化, 则设计人员应该充分考虑到如何利用施工技术来调控工期, 以实现工程效益的最大化, 而不是盲目的选择和依赖最省钱的设计方案。

3.4 结构设计方案层面

结构设计师面对相同的建筑设计方案, 对于建筑结构可以创建出不同的设计方案, 当然都是在实现建筑的利用功能、满足各方面规范要求的基础上。结构设计方案的合理性直接影响着整个建筑设计的质量和工程效益成本, 起着决定性的意义。因此需要严格的控制和把握。一方面而言, 在结构设计过程中, 应该充分地调节整个建筑部分零件的协调一致性。以实现整体建筑效益最大化为主要目标。从而, 在整个建筑结构设计安全度、经济适用性方面都能够得到改善和满足。另一方面, 结构方案构思过程中, 应该以整体性原则为主要出发点, 从全局开始分析, 而不应该割裂开来, 单独分析每个零件。整体与局部的关系只有准确得当地处理统一合理后, 整体结构与部分之间才能协调出完美的受力状态。

最后, 在整个建筑结构方案设计中, 还应该充分考虑到各个部分之间的规范程度。从以往大量的结构设计经验中可以总结到, 建筑结构平面的设置如果不够规范和规整, 结果不仅浪费成本, 对以后结构的安全性、实用性等还会形成很大的潜在威胁。因此, 为了创建更加安全的建筑结构, 实现建筑成本的科学控制, 建筑人员就应该提升建筑方案设计的简易型、规范性。

4. 小结

建筑结构设计优化工作中, 面临诸多的考验和挑战。尽管当前取得了乐观的成效, 但是其中的缺陷仍旧不容忽视。建筑结构设计人员应该明确地树立优化意识, 在规范制度的基础上, 科学高效地实行各个操作步骤, 与时俱进, 不断地对于工程中的问题和不足之处进行规范和完善, 从而实现整个建筑设计结构的安全经济性。建筑结构优化工程任重而道远, 相信在全体建筑设计人员的共同努力下, 前景必然无限光明。

摘要：当前社会形势下, 我国土地资源稀缺紧张, 利用情况不容乐观, 因此住房价格同时水涨船高。随之, 建筑设计公司面临的首要问题就是如何合理的降低建筑结构风险, 使设计的建筑更加的安全、高性价比。本文对于建筑结构优化设计的依据、重要性及改进建议进行简述, 供参考。

关键词：建筑成本,结构设计,优化建议

参考文献

[1]范琳琳.关于建筑结构优化设计的思考[J].信息化建设, 2015, (9) :198.

[2]吴娟.关于建筑结构优化设计的思考[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2016, (13) :4590-4590.

优化建筑工程设计 篇10

在建筑工程施工当中, 存在四个主要目标:施工成本、施工进度、施工质量、施工安全, 涉及合同管理、安全管理、组织管理和信息管理建设项目部计划。制订建筑物的群体结构和主要单位附属图。同时重视施工现场的开工准备工作, 主要内容有消防、机械设备布置、用水、用电、现场安全文明绿色施工、搭建临时设施等计划和方案。制订各种预案, 购置各种预制构件、新型建筑材料和设备, 以及各种新技术运用等方案, 在实际施工当中采用何种技术, 特别需明确涉及到各种新型技术运用的质量保证体系和控制办法以及涉及到竣工结算等事项。明确在工程施工过程中应用的现场管理方式, 以及采用何种施工工艺和施工顺序。应用合理穿插方式, 进行流水施工的工段和方法, 在保证施工进程均衡前提下, 做出明确计划。同时做好施工进度计划。详细分阶段分别布置现场基础施工阶段、主体结构施工阶段、装饰阶段施工平面图, 保证施工顺序和次序的顺利衔接。

2 建筑施工方案的确定

在施工组织设计中, 专项施工方案具有关键性作用, 在工程建筑中, 较为重要的部分包括基础工程、主体结构工程、装饰工程等, 选择这些工程的具体施工方案对工程质量、成本、进度有着最为直接的影响, 要依据不同实际情况, 科学选择, 科学规划。在房屋结构中的基础具有非常重要的地位, 建筑物的基础具有本身特点, 在事前应做好一些准备工作, 如埋置深度、土石方的开挖运输方式、地下水处理、保护相邻建筑等。在主体结构施工中, 建筑施工特点是大体积混凝土浇筑, 建筑需要大量的模板周转, 且泵送高度大, 所以在选择施工方案时, 要重点选择垂直运输机械及施工段如何划分等, 以使工序之间能合理衔接及垂直运输机械能最大限度地发挥功效。如合理要求混凝土公司部署落实优质高效满足工程建筑输送要求的砼输送泵, 在垂直运输机械选择上必须采用确保现场合理使用且经济要求合理的垂直运输机械, 避免选用不符合现场实际使用要求的机械设备, 造成施工成本增加及造成机械功效降低。针对当前住宅工程的模板工程, 考虑到住宅工程标准层统一的情况, 要优先确定选择定型模板、工具式模板支撑系统, 实行工厂PC化生产, 真正做到节能、环保绿色文明施工, 同时又能满足工程建筑住宅进度、质量、安全要求。脚手架的选用上需优先考虑使用爬升脚手架, 以最小限度的投入钢管、扣件等周转材料, 以达到满足安全使用功能要求地降低施工成本, 做到脚手架定型化、工具化。在以上方案编制过程中, 需按规定做好专项方案的专家论证工作。

3 施工进度计划

在单栋建筑施工组织设计中, 对施工进度进行段化创新的部位不多, 优化最多的方面是时间, 利用时间参数, 测算出施工的最早时间和结束时间, 确定关键性施工工作, 找到施工工作重点, 在非关键性施工工作中挤出时间, 使施工进度提前完成。而对于群体性住宅小区同时开工建设的建筑, 需认真研究好施工段的划分、施工顺序的合理安排以及施工场地的合理布置对于施工进度能否按部就班的顺利完成尤显重要。在优化建筑的施工进度时, 要依据施工的总工期和分部分项施工工期, 科学安排施工流向和施工顺序, 以及穿插流水作业等, 确保施工不间断;在组织设计编制时, 要依据建筑的特点, 在空间和时间上做到合理安排应用, 确保施工关键性工序按时完成。

4 施工布置的优化

4.1 施工机械设备

在建筑施工过程中, 会不同程度的存在运输钢筋车辆、运输混凝土车辆和大型吊车等车辆的回旋问题, 在施工中为了保证交通畅通, 有利于施工的顺利进行, 要科学确定混凝土的输送管道, 还有, 在安排塔吊等垂直运输设备时, 也要依据建筑物和场地的实际情况进行, 将其确定在最为科学的位置。在安排施工设备、建筑材料的堆场、运输道路时, 也要依据一定的次序, 要确保工程的顺利建设。

4.2 临时设施

在安排临时设施时, 要尽量少占空间, 做到少而精, 满足使用要求即可, 可以无需先行搭建的临时设施则需先做好场地, 待施工过程中确实需要时再安排进行搭设, 编制之初, 要统一设计及规划好临时设施, 满足工人居住、满足现场施工、合理布置临时用水、用电、防火设施等, 以最大限度地节约资金, 并满足使用功能要求, 科学确定管线走向, 保证通畅的排水系统和施工安全, 真正做到不对施工造成影响并满足安全文明绿色施工要求。

4.3 加强绿色施工意识。

按现行要求, 各施工项目均需做好“四节一环保”的绿色施工工作, 如施工中应用的干粉砂浆, 要合理布置在下风口, 并做到全封闭措施进行管理, 尽量减少扬尘污染, 确保施工人员的安全;施工排水需做好二级沉淀再对市政室外管网进行排放;建筑施工中应用的空压机和发电机, 要减少噪声污染, 使用时需将其隔离, 将噪声污染降到最低;施工现场要分类设置可回收与不可回收垃圾箱, 有利于分类处理各种垃圾, 防止对城市环境造成污染。

结语:

在建筑施工中, 施工组织设计具有非常重要的作用, 怎样才能使施工组织设计真正发挥指导性作用, 与市场经济发展相协调, 还需要我们对建筑施工组织设计优化进行深入研究和探索。

参考文献

[1]江建军.网络计划技术在建筑工程施工管理中的应用问题[J].运筹与管理, 2000 (3) :123-126.