建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

2022-09-11

引言

在房屋建筑结构设计的优化过程中, 要合理的运用优化方法, 将房屋建筑的性能加以全面提升, 并合理控制资金的投入程度。与此同时, 还要提高房屋建筑的使用质量, 降低对周围环境的影响程度, 实现工程建设成本的合理降低, 属于房屋建筑结构设计优化的主要目标。在房屋建筑中通过对设计进行优化, 可以在较大程度上将企业的社会效益和经济效益加以提升, 全面促进我国建筑事业的前进发展。

1 建筑结构设计优化技术概述

结构设计的内涵就是在房屋建筑的操作中, 在有限的空间这利用科学的技术措施优化整体结构, 将空间的利用效率加以提升, 在这其中必须注重空间布局和设计之间的关系合理性、科学性和专业性的协调。伴随着计算机信息技术的不断进步, 设计技术的要求也在不断的提升, 必须对其进行创新。当前, 主要是在建筑整体内优化结构设计, 在分部设计这要体现出了较为重要的作用。在设计中, 结构设计是各种建筑设计的依据和基础, 所以, 设计工作要结合工程的实际情况, 在结构设计工作的全过程加入优化的思想, 将经济效益和质量效益体现出来。再具体的设计工作中, 还要结合长远的效益, 确保方案整体的合理性和科学性, 这样在现有结构的优化过程中, 可以节省30%的费用, 在一定程度上将经济成本进行节省, 在使用的过程这避免了经济失衡情况的出现。结构优化的进行, 还可以将施工中各个部门之间的联系进行协调, 达到合理配置资源, 提升资源的合理利用效率, 将建筑施工的经济性和安全性提升, 在实践中具有较高的应用价值。

2 结构优化设计在建筑结构设计中的步骤

2.1 建立结构优化模型

建筑结构设计的重要组成部分就是结构的优化计算模型和优化计算方案。结构设计的优化工作其本质是将重要的参数在变量中提取, 依据参数建立函数的模型, 以此计算出最优的答案。一般情况下, 建立模型主要是两个部分的工作, 第一是对模型具有重要意义的就是进行设计变量的合理选择, 并且参数在选择时会受到变量设计的影响, 对变量进行合理的计算可以将计算编程的工作量降低;第二是目标函数的确定, 要先找到可以符合函数条件的最优解, 再进行目标函数的确定工作, 然后确定约束条件, 主要包含了弹塑性、强度、应力及尺寸等方面, 在优化建筑结构的同时, 必须确保约束条件的范围在规定的要求之内, 满足设计的需求。

2.2 设定优化设计计算方案

在优化建筑结构的时候, 优化过程受到了变量参数和约束条件的影响。因此, 在计算的过程中, 要将所有的约束条件转换为非约束的条件, 这样可以保证顺利的完成优化过程, 并且将变量的因素考虑在内, 在优化建筑结构设计时使用合理科学的计算措施。

2.3 程序设计程序设计

在方案设计优化的原则上, 编写程序, 在计算机中导入程序, 在后期进行计算时只要在系统中输入相关的数据信息, 利用计算机的计算功能就要可以直接得到结果。

2.4 结果分析

优化结构设计较为重要的一步就是结果的分析, 详细分析计算机得到的数据结果, 依据数据中提取的信息将优化设计的方案加以制定。在优化设计的过程中要综合的考虑各种阻碍的因素, 将建筑结构优化设计工作在最大的努力下完成。施工建筑的建设, 会需要加多的人力、物力和财力, 优化结构的目的就是在最大程度上降低上述指标, 并且确保建筑过程的品质不会受到影响。因此, 建筑设计过程中必须注意以下要点:第一, 找到建筑技术和经济之间的平衡点, 将二者的矛盾加以降低, 在高新技术的协助下可以减少经费的支出;第二, 要对技术带来的经济效益进行理解, 必须认识到技术的进步和发展将不必要的经济消耗降低了, 因此, 必须注重技术的发展。

3 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

3.1 整体与局部优化

每一个建筑项目的设计都包括两类特点, 即复杂性和层次性。就复杂性而言, 内容一般包括零部件选取、建筑原料选取以及结构类型的选取等;而层次性则主要包括建筑设计体系、建筑安装设计体系和结构体系等方面的内容, 三个不同的体系其下属体系也较多, 在房屋结构的设计工作中, 设计人员应优化其每一个下属体系, 冲破横向关联, 实现工程叠加。所有的房屋建筑不仅要进行局部的优化, 更应该注重整体的全面优化, 这样才能够真正实现房屋结构的设计优化的意义。

3.2 寿命与分阶段优化

在固定的使用年限中, 任何一个建筑工程项目的各个环节都有着各式各样可供挑选的设计方案, 也就是说, 在工程的任何一个阶段都能够开展优化工作。设计人员可以根据每个阶段的不同性质确定优化方案, 进而优化工程寿命。最终的益处就是, 一方面, 使建筑工程的施工质量得到了保证, 另一方面, 使企业的经济收益得到了增加。

3.3 结构同建筑保持协调优化

建筑结构的设计工作必须紧密的结合建筑的整体结构和整体平面, 最终实现结构合理和造型美观的设计效果。建筑系统要做到间接明朗, 不可出现柱和墙错位的现象, 每一层的高度和截面面积都要相通。在设计电梯或是楼梯的时候, 应该尽量选择使用高强建材作为承重构件, 实现降低自重, 其他构件就应该尽量选择较轻质量的材质。在建筑的整体布局方面重心、质心与其刚心需要保证交叠, 避免扭转现象的发生。

3.4 进一步优化房屋建筑的使用年限

房屋建筑的工程设计较为庞大, 其特征具体表现在长工期、长使用年限等方面。要想保证房屋建筑可以在规定使用周期内, 充分发挥使用性能, 就需要针对其使用年限展开更进一步的优化。其优化设计内容主要体现在:结合不同建筑环节的实际特征与具体建筑结果, 加以明确房屋建筑结构设计的优化方案, 从而实现对房屋建筑使用年限的进一步优化与延伸。

结束语

随着我国经济水平的不断提高, 我们在考虑建筑的安全性和实用性的同时, 对建筑的美观性和经济性方面的要求也不断提高。既要求建筑安全、实用, 又要求建筑经济、美观, 同时也要考虑到施工的便利性和时效性, 那么对建筑结构进行必要的优化设计则显得尤为重要, 而合理的建筑结构优化设计可以使得这些要求实现统一。在本文中, 笔者结合自身的工作经验和所学的相关知识, 对房屋建筑结构设计的相关优化方式进行介绍, 并对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行阐述。

摘要：建筑结构设计方案的合理选择, 不仅可以使建筑结构设计达到应有的技术要求, 还可以减少不必要的经济损耗。建筑结构设计优化在房屋结构设计中是一个综合性比较强且极为复杂的系统性问题, 这需要我们对其进行深入研究。本人结合自身的工作经验, 阐述了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用, 希望此文对相关研究人员有所帮助。基于此, 本文就针对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析。

关键词：建筑结构,设计优化方法,房屋结构设计,应用