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當前我國城鄉居民收入的提高,滿足物質生活需求的基礎上對房屋建筑的需求量日益上漲,促進建筑業的興起與發展。在進行房屋建筑結構設計時可遵循剛柔并濟、低碳環保、多層建筑關注人文環境等原則,設計人員嚴謹工作態度,在設計時需依據相關規章制度,結合建筑要求及功能作用,對建筑的地理位置、抗震防裂、類別及高度等方面作出相關研究分析,以便展開設計工作。
一、房屋建筑結構設計的標準
改革開放政策的有效落實,使我國經濟發展取得一定的成果,建筑行業的發展較為快速。而其中的房屋建筑結構設計環節在建筑公司發展過程中起著重要作用,并直接影響住戶的人身財產安全。因而在進行房屋建筑設計時需設計人員遵循一定的設計標準,確保設計的房屋建筑安全穩定,滿足住戶要求。一般而言,房屋建筑設計的標準主要內容是:在進行設計工作時需依據現有的建設結構,不能對其產生破壞,以設計的建筑為主體,合乎常理、科學性的進行結構設計工作,避免超出設計能力范圍,給施工者帶來麻煩。在判斷房屋建筑結構設計的合理性時,可從建筑的安全性、效益性、美觀性、實用性、易于施工性等方面進行綜合評價工作。當這些方面均滿足相關要求時,將表明此建筑結構設計較為合理,反之表明該設計方案存在缺陷,需改進或者重新制定新的設計方案。
二、房屋建筑結構設計方法
(一)建筑結構相關部分的設計方法
在對房屋建筑結構進行設計時需注意結構平面圖、屋頂結構圖、大樣詳圖的設計繪制,以及建筑樓梯、基礎的設計方法。繪制建筑結構平面圖需考慮相關的抗震影響因素,可減少計算機軟件建模環節,設計人員可直接進行建筑結構設計;若通過計算機相關軟件進行建模,則需全面考慮建筑結構的受壓和局部受壓情況,合理使用計算機編程計算出房屋結構荷載值,確保設計出的建筑結構方案貼近結構實際受力情況。繪制屋頂結構圖可采取折板方式和梁板方式。前者可應用在跨度較小的房屋建筑結構,后者則可在不規則房屋平面以及跨度較大的房屋建筑結構使用,結構圖中還應標明房屋梁板折角鋼筋的位置。結構相對較為抽象,為讓施工人員能更好的理解圖紙意思,設計人員可將一定的空間概念融匯其中,并增強建筑圖紙和示意圖的理解能力。大樣詳圖的繪制可以建筑詳圖為基礎,并可對原有詳圖進行局部修改操作,以便在保持建筑外形時實現結構受力和易于施工的目的,并保證建筑結構標高和外形尺寸與建筑專業的一致性,以便能規避施工過程中出現的風險隱患。
建筑樓梯的設計時需側重其撓度,規范梯梁的梁下凈高度,上下樓層的梯梁位置需保持一樣,若出現異常情況,可采用折板樓梯進行彌補。折板樓梯鋼筋需考慮結構局部應力情況,可自相關折角處將其斷開錨固。梯梁的梁下凈空需求以及梁板寬度需依據相應的結構標準進行合理的設計,以確保其符合要求。在第一段梯板設計時需考慮其基礎沉降是否滿足相關要求,進而考慮是否加筑梯梁。設計建筑基礎需慎重考慮,因其質量水平對上層整體建筑質量有重要影響。進行基礎混凝土澆筑時需考慮混凝土配料、程序等問題,并在基礎配筋比上需嚴格按照圖紙標記進行配置,以便實現最小配筋比率;對建筑基礎圖紙上還應標明構造柱的位置。設計整個建筑結構時應考慮建筑結構抗震能力,以便增強建筑結構的堅固程度。
(二)結構設計成果檢測
在對結構設計成果進行檢測驗算時需不同結構分別采用不同方法進行驗算。多層結構建筑的砌底可應用底部剪力法,混合結構建筑則注意塑性變形集中化造成的不利情況。在雙向板查表驗算時可結合材料泊松比的意義進行驗算活動,在進行結構驗算時必須依照相關規范標準開展,嚴格核對相關數據,以保障工程施工質量。當前住宅建筑大多采用多層建筑結構設計方法,對此在進行結構設計時避免樓梯間出現在房屋尾部與轉角處,進行縱橫墻設計時需采取對稱處理??蚣芎涂拐饓蛇M行雙向布置,并注意控制屋頂的比例及抗震墻剛度,以確保房屋整體的安全穩定。
三、房屋建筑結構設計應注意的問題
(一)房屋建筑地下室外墻設計需注意的問題
在對房屋建筑地下室外墻設計時需綜合考慮影響因素,確定外墻混凝土等級以及外墻厚度。普遍看來,地下室需采取防水措施,外墻抗滲等級以及鋼筋配比均需采取相關對策進行管理控制。在進行房屋建筑結構設計時需以實際情況為基礎,全面考慮分析影響因素。
(二)建筑基礎底板設計需注意的問題
進行建筑基礎底板設計時需注意鋼筋攤鋪的均勻度,防止鋼筋重疊現象,有效利用天然地基優勢。設計人員在進行基礎底板設計前可實地搜集相關數據,充實設計資料,進而完善建筑結構設計方案。在處理軟弱地基狀況時可采取換土墊層的設計,設計者只憑借經驗進行處理將會造成建筑危害,不能達到安全、經濟的目的。在磚混結構房屋設計中需考慮墻體的坑剪能力,有效防止墻體出現裂縫現象,并能增強建筑結構的抗震性。
結束語
綜上所述,房屋建筑結構設計方法需多方面考慮,設計人員可實地考察,搜集確切數據,以防止設計過程中出現失誤,造成損失。以建筑質量為落腳點,重視設計細節,設計人員需提高技術水平、充實專業知識、積極積累實踐經驗,以便進一步完善房屋建筑結構的設計方法。
參考文獻:
一、建筑結構設計優化方法的現狀
隨著人們對生活品質的追求不斷提高,對于建筑而言已經不僅僅停留在滿足實用性和安全性方面,而是追求經濟性和美觀性等其他因素綜合方面的更高水平。
(一)設計優化方法的現狀
由于近年來經濟的快速發展,人們的居住水平越來越高,對于高品質的居住環境需求越來越大。設計師在設計環節時需要考慮到各方面成本的因素,兼顧房屋結構的科學性和合理性。 現代的設計師不僅要有專業的設計方面知識,而且還要結合當今社會推出新穎別致的設計,才能保證設計出來方案更加的合理,更加的具有可操作性。結構設計優化工作的靈魂就是科學合理的結構優化方案設計。結合當今飛速的科學技術,科學技術水平以及設計理念,融入到房屋設計的結構中,充分考慮到房屋結構周圍的配套諸元,對周邊環境因素進行全面的了解,尤其是對人文環境進行實地考察,這樣就能將房屋結構的各項數據進行精確控制,并對房屋結構的設計進行優化,使房屋結構更具人文性和實用性。
(二)建筑設計優化過程中存在的問題
在房屋設計的過程中,很難把握的一個問題就是,對諸多元素的一個平衡,不能一味的追求低成本,而忽略對美觀性的設計和安全性的把控,避免出現顧此失彼的結果,找到兼顧各種元素的最佳平衡點,這才是設計優化方法的初衷。另外在設計過程中,需要注意很多細節的問題,針對細節差錯要進行逐一的篩選、審核,避免影響整體房屋設計的觀賞性和實用性。再有像前文提到的,由于人們生活水平和生活質量逐步提升,人們對住房的要求具體到每一個設計的細節,這對于房屋設計的實用性、觀賞性、新穎性的考驗越來越嚴苛,結果就導致房屋的設計優化人員不得不發散思維,激發靈感,才能更好地設計規劃房屋結構和內部布局,使設計方案更加的精準,讓人們更滿意房屋結構的設計。
二、建筑結構設計優化策略
(一)構建設計模型
在構建模型時,將設計的限制性條件提前規劃好,比如建筑結構的規劃尺寸、建筑物的整體強度、預應力參數的臨界點等方面。在設計的前期工作中,應當熟知這些限制條件,按照設計優化方法來優化設計方案,從而才能保證各項限制條件符合建筑構造標準,符合實際操作的具體要求。結構優化的具體數據主要是通過構建結構優化的模型計算出來的,通過一定比例的換算,使用精確地函數模型,提煉其中的相關變量,從而得出最佳的結構設計方法。
(二)優化計算方案
一套完整而且合理的設計方案主要就是依靠科學的設計優化方法,在優化過程中個匯總各項參數,而且各項參數也是復雜多變的,在優化設計方案時,常常將約束性數據轉化為無限制的問題,綜合多種計算方法優化出更為合理的設計方案。結合房屋具體實際應用情況,從房屋的整體結構出發,既要考慮到設計完成后的功能性要求,還要兼顧到平面布局的規模進行優化,合理地設計建筑整體布局和占地,精確計量建筑的質量中心和剛度之間差距,確保均衡力度的承載方向。
三、建筑結構設計優化方法的運用
在房屋結構設計中合理的運用建筑結構優化設計方法既實現了降低成本的目標,又能使建筑結構達到更為合理的初衷,有利于將經濟效益與社會效應相結合,滿足人們居住的多方面要求,達到最優的設計理念。一般來說,建筑結構設計優化方法一般運用到建筑結構設計的前期設計環節、基礎地基設計、節能指標設計、對已有建筑的整體改造方案、結構的抗震效果設計等等。
(一)前期的設計環節
能夠對建筑物產生決定性作用的環節就是前期的設計環節,它是決定方法的總體規劃的前提,也影響著建筑物的總投資資本,是定位建筑服務功能的基本依據。然而目前的設計方案,很少在前期的建筑設計環節中運用設計優化方法,在前期的設計中往往會忽略結構設計的合理性和科學性,這些失誤會對建筑結構的設計造成很多負面影響,甚至會影響到建筑的實用性和安全性的重要需求。在前期設計中運用較為合理設計方案、選擇可行的結構形式,規劃合理的設計方案,為科學、使用的建筑打下堅實的基礎。
(二)建筑地基的結構設計優化
加強建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的運用,希望能夠設計出更加符合以人為本的科學房屋結構。建筑物的地基是整體結構的關鍵部分,也是優化設計的關鍵部分,只有完成好地基的結構設計實現最優設計,才能保證后續的施工設計優化。根據其建筑物的整體規劃、服務功能不同,地基的施工優化法法也不同,結合實際建筑特點,精確測量地形數據,在優化時首先考慮建筑物穩定性作為前提,再兼顧人文形態,其次還要兼顧工程的成本造價,從而優化出最佳的施工方案。
(三)節能指標的結構設計優化
建筑結構設計方法在房屋結構設計中的運用主要是為了提升房屋建筑的整體效益,滿足人們的建筑需求,降低工程造價,實現觀賞性和實用性的最佳平衡。選擇節能指標較高的結構設計是比較明智的選擇,一般的建筑結構形式分為三種,即框架結構、短肢剪力墻結構和框架與剪力墻相結合的結構??拐鹦Ч詈玫木褪强蚣芙Y構,選用的材料不是很多;柱截面較多的是第二種短肢剪力墻結構,但是這種結構會影響建筑物內部家具的選用和布局;即抗震效果好又不影響家具布局的就是第三種結構設計,綜合適應性比較強。這三種方案結合成本因素進行考慮,各有優劣,這就需要建筑設計的優化方法根據實際情況決定最佳的設計方案。
結語:
將建筑結構優化方法應用于房屋結構設計中,能夠實現提高建筑結構的經濟性、降低工程總造價的目標。選擇科學合理的建筑材料,將優化設計方法運用前期設計、建筑地基設計、節能指標選擇等諸多環節,不僅能節約建筑工程成本,而且還能使建筑物實現美觀性與功能性的統一,實現更好的經濟和社會效益,更加符合科學發展觀、可持續發展理念的要求。
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
前言:
進入21世紀以來,隨著物質生活水平的不斷提高,人們的生活理念發生了巨大的變化。作為人們工作生活的場所,房屋建筑的結構設計也成為人們關心的話題。在現代消費觀念的影響下,房屋不再僅僅是供人居住辦公,遮風擋雨的場所,同時還被賦予了滿足人們審美觀念的新功能。當前,除了最基本使用功能外,建筑正在被開發出越來越多的新用途,同時也是人們實現審美追求,提高生活格調重要途徑。建筑設計師在設計房屋時,不僅要考慮房屋的使用功能,更要從美學角度考慮更多的內容。只有二者協調統一,完美結合,同時滿足使用者在使用功能和審美要求上的雙重要求,才能成為受人青睞的建筑佳品。房屋建筑的結構設計包含的內容非常廣泛,其根本目標是實現功能完善、質量可靠、符合人們審美情趣的設計方案。要達到這個目標,需要持之以恒的長期學習和實踐,需要汲取其它優秀設計方案的菁華,取長補短,融會貫通,不斷優化設計方案,充分利用空間資源,最大程度地滿足房屋使用者的實際需要。
一、建筑結構設計優化方法理論
在對工程項目的結構進行設計的時候,不僅要對設計對象基礎性的是用功能進行合理有效的考慮,還要對設計對象的美觀程度進行有效的考慮。這也是工程結構優化的問題所在,簡而言之就是使用科學的方法和語言把所有可能設計的方案進行集中,從而找到能夠滿足設計目標又能讓人滿意的設計方案。
對結構設計優化方案從理論上進行分析,主要體現在房屋設計的工程上面,其中包括房屋工程結構總體優化設計和房屋結構工程局部優化設計兩個方面。對房屋整體結構優化設計又包括房頂系統的設計方案優化以及結構細部設計的優化設計方案。建筑師在保證設計安全的前提之后,就應該要對房屋設計勇敢的去創新和挑戰,從而設計出獨特美觀的房屋設計。但是在創新的時候應該要注意盡量規則、對稱,使質量中心和剛度中心盡可能的縮小,從而使得建筑的荷載能力進一步的提高。在豎向的設計方面應該注意盡可能的不用要使用轉換層,從而減少結構分析和設計困難,可以大程度的減少建造經濟,而且還能夠增加荷載強度。
二、對建筑結構進行優化的重要性
在房屋結構的設計中,采用合理的建筑結構優化方案,不僅能夠實現建筑物的實際使用價值,還能夠很好地實現建筑物的經濟價值和環保價值。此外,好的結構方案還可以最大程度上減少建設單位的資本投入,為企業帶來更多的經濟效益,還可以保護建筑施工現場的生態環境,實現經濟利益與環保相結合的良好經營模式。因此,合理地使用建筑結構優化技術能夠更好地實現建筑物的綜合效益。建設單位開發建筑物的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、建筑材料使用的基礎上,實現建筑物的高質量和長期使用。況且建筑物只有在保證良好質量的基礎上實現其美觀、耐用、新穎等特點,才能夠滿足不同人群的需要,為企業帶來更多的經濟利益。與傳統的建筑結構設計方案相比,建筑結構設計優化模式可以降低建筑成本。其采用的設計優化措施可以有效地實現建筑施工中各個資源的合理配置,以及各項建筑材料的充分利用,并且協調好房間的布局,使得這些布局能夠有效的結合,共同發揮其使用功能。合理的利用建筑結構優化技術,在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現出其創新性。此外,這種技術還能夠幫助設計人員選擇最為合理的設計方式。
三、建筑結構優化技術的經濟意義
使用優化建筑結構的方法,能夠使房屋在整體結構上更加科學、合理。在實際的房屋施工建設中,房屋的層數對房屋的成本造價產生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數的增加而降低,但是在超過一定的層數之后(即超限建筑物),房屋單位面積的造價反而會增加。因為隨著建筑物樓層的增高,房屋中的承重墻和柱等結構將會受到更多的荷載,房屋的穩定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結構的穩定性,增強建筑物的抗震性能以滿足現行規范的要求,結構形式將會發生大的變化,從而房屋的單位面積造價也會進一步增加。想要在相同的用地面積內,達到理想的房屋設計效果,提高建設單位的經濟效益,就需要合理的控制建筑物的層數,并且確保房屋良好的設計效果。使用建筑結構優化技術不僅能夠實現對房屋結構的優化,還能夠在有限的用地面積內實現最大化的利用效果,促進對建筑用地的合理使用。
四、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用
將建筑結構優化設計方法應用于房屋結構設計中,不僅能夠降低工程投入成本,同樣可以做到使房屋結構設計達到最優配置,體現巨大的經濟效益與社會效應。通常來說,建筑結構設計優化方法一般應用于房屋結構設計的前期設計環節、結構內部抗震設計、舊房屋的整體改造等方面。
(1)前期設計環節
房屋結構的前期設計環節是影響房屋經濟性設計的重要方面,它會對項目的總投資資金造成影響。當前,在房屋設計方面存在的普遍的問題便是在前期環節并沒有將建筑結構優化設計的方法應用其中,在設計前期并沒有考慮到結構設計的科學性與合理性,甚至部分情況下,會對房屋結構設計造成負面影響。因此,必須在前期設計環節將建筑結構優化設計方法應用其中,選擇較為合理、可行的結構形式,策劃合理的設計方案,在設計初始時期保障設計的合理性,為整體設計創造較好的開端。
(2)上部結構的優化設計
想要對房屋建筑上部結構進行模型建立及優化,首先應合理布設剪力墻。保證剪力墻的質量均勻,使對稱樓層的平面剛度中心點同樓層的結構重心相重合,從而削減地震、風力等外部荷載作用的扭轉影響。假如房屋類型允許,盡可能應用大開間的剪力墻構造,同時增加剪力墻的墻肢長,這樣,不但可以縮減墻肢的數量,同時還能夠在保證剛度符合標準的基礎上降低混凝土使用數量。另外,因為剪力墻中的暗柱一般應用鋼筋建材,如果應用大開間的剪力墻構造能夠縮減鋼筋的使用該數量。然而,假如建筑所在地區的地質情況較差,而建筑對抗震性能的要求較高,那么,就不應采用大開間的剪力墻構造。
(3)房屋基礎地基優化設計
房屋地基作為其結構設計的關鍵,為達到優化設計的目的,首先需要確保其地基結構設計的最優規劃。隨著建筑行業的飛速發展,房屋地基設計也正根據其建筑成品的功能、具體形態不同,其對地基的具體標準要求也存在著強弱差異,基于房屋基礎地基設計更需要從其實際情況出發,設定好地基實際勘測計劃,在結構優化設計時,秉承節省工程造價的原則,若地基設計主要以地樁為基礎,則需要根據實際受力情況,對不同材質的地樁進行考察,選擇最佳的設計方案。
(4)抗震概念設計
在房屋結構設計中,建筑結構設計優化方法主要應用于無具體數據參數指標的抗震設計情況。將抗震設防烈度作為設計案例,正是由于其發生具有較大的不確定性,實際計算情況通常會與預定設計情況產生差異,因此需要采取結構優化設計中的概念設計方案。將以往的數據作為輔助考察依據,在具體設計過程中,將建筑結構優化設計方法靈活運用于設計中,以期達到最佳設計值。另外,在保障宏觀設計滿足要求的同時還需要注重結構細節的設計。將房屋結構設計細節中現澆板的選用作為具體設計要求,若其異形板在拐角末端較易產生斷裂情況,設計時則需要考慮鋼筋選擇的范圍,在投入成本相當的情況下,選用極限拉力較強、能夠滿足塑性要求的鋼筋材料。若現行規劃的現澆板所選用的材質是在受力方面有較強功能的,此時為保障塑性要求,則可選擇冷軋帶肋式的鋼筋材料。保障在內部結構設計時,現澆板外部里面的配置鋼筋材料能夠滿足結構優化的具體條件,不僅能夠為建筑安全設計提供保障,同樣也可以達到經濟性控制的目的。
(5)對統計結論進行分析
設計人員在進行了各種計算之后,要對統計結果進行認真的分析,并且找出各個設計方案中不同點和相同點,并且結合總體的設計情況和進展選擇最佳的設計方案。設計人員在進行結論分析的時候,要注意不要遺漏一些細節問題。房屋的建設與設計是一項耗時長、成本高的項目,它不僅涉及到建設單位的利益,也涉及到了房屋使用者的利益,設計人員在把握細節的基礎上,要注意從宏觀上把握住當事人的利益,這樣才能夠有效的節約建設成本,進一步優化建筑結構。在進行建筑結構優化的時候,設計人員不僅要避免追求片面的利益,還應該避免為了追求設計創新而忽略了建筑實際情況。
(6)設計優化的范圍
在對建筑進行結構優化設計的過程當中,要求相關的設計人員應該嚴格的遵守相應的結構設計規范,不僅僅能夠對設計規范中的條例進行充分的了解,還要借個工程周邊環境的實際對建筑進行合理的結構設計優化。與此同時還應該對結構設計規范中的不足之處做出有效的改變,比如:安全性比較差、要求過于寬松等等,設計人員應該對當地的實際情況適當的相結合,從而在實際的情況下保證建筑設計優化的效果。
五、結束語
總而言之,將建筑結構優化方法應用于房屋結構設計中,可以有效的達到降低工程總造價、提高建筑結構的經濟性的目的。在保障房屋安全和使用質量的前提下,設計人員可以通過合理的結構設計,使得房屋結構在整體上達到安全、舒適和經濟的目的。除去對房屋實用性及安全性的要求外,同時能夠從整體上節省房屋工程建造成本,實現良好的經濟、社會效益,較好地迎合了當前科學發展觀、可持續發展理念的要求。
參考文獻:
[1]馬玉強.結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用[J].價值工程,2013,(24):89-90.
[2]辛海虹.結構設計優化技術與其在房屋結構設計中的應用[J].價值工程,2010,29(27):121.
1 建筑結構設計優化的基本理論
對于房屋建筑本身來講,給人們提供一個良好與舒適的生活環境,使得人們免受風吹日曬,從而保證人們的學習效率與工作效率,這是房屋的功能價值;而房屋本身的美觀性能夠符合人們的審美需求,并且使得房屋本身與周圍一些物體良好地結合起來,形成一個有機的整體,這是房屋的美學價值。而對于房屋建筑設計人員來講,如何將房屋的功能價值與美學價值統籌起來,是房屋設計質量優良的關鍵所在,因此一個優良的房屋建筑設計師應該引入房屋建筑結構優化設計的理念,并且充分考慮房屋的功能價值與美學價值,進而尋求出一個最佳的房屋優化方案,從而設計出滿足建筑結構設計優化要求與人們需求的房屋建筑。
所謂的建筑結構設計優化是指在進行房屋結構設計的過程中引入先進的設計理念,采用合理與科學的方式選擇出最佳的設計方案,從而使得設計出的房屋建筑在各項標準上都能夠達到最佳的標準。而建筑結構設計優化主要分為房屋建筑的各部分設計優化以及整體設計的優化,而對于房屋建筑來講是一個由許多部分組成的一個有機的整體,那么在建筑結構設計優化方面,整體設計的優化就顯得尤為重要,只有重視房屋建筑結構整體設計的優化,才能夠使房屋建筑結構的各個部分有機地結合在一起,相互協調,成為一個整體,才能夠使得設計出來的房屋更具完善性。
在建筑結構設計的優化方案上,應該遵從做到更好的理念,不斷使房屋結構設計更加完善。而對于具體的建筑結構設計優化方案來講,首先應該保證房屋的性能與房屋結構的良好性與結構的穩定性,在此基礎之上,不斷引進先進的設計方案,對設計方案進行不斷的探索與創新,從而設計出更加優秀的建筑結構設計優化方案。
2房屋結構設計中建筑結構設計優化技術的重要意義
隨著人們對房屋建筑的要求逐漸提高以及市場中競爭的不斷增加,對建筑結構設計進行優化具有十分重要的意義,通過對建筑結構設計進行優化不僅可以大大增加房屋建筑本身的美觀性,使得房屋建筑結構更加穩定,從而增加其本身的實用性,這樣會大大增加房屋建筑本身在市場中的競爭優勢;而且在一定程度上能夠對房屋建筑的工程造價進行嚴格與合理的控制,從而使得建筑企業對房屋建筑工程的投資減小到最小,進而實現了建筑企業盈利的最大化,因此就必須對建筑結構設計進行優化。
除此之外,在對結構設計優化和傳統房屋結構設計的比較中可以看出:經過結構設計優化的房屋建筑要比傳統的房屋結構設計所投入的工程造價節省6%―35%,而且應用結構設計優化技術能夠使得整個房屋建筑中的各個組成部分得到合理與最佳的協調,從而保證房屋建筑整體的美觀性與統一性。除此之外,結構設計優化技術還能夠對建造房屋的材料進行合理的利用,從而不僅僅大大增加了房屋建筑的質量與安全系數,而且通過對建筑材料利用的最大化實現了房屋結構設計過程中的經濟性與實用性的理念。
3 房屋結構設計中的建筑結構設計優化的具體措施
3.1 設計結構模型
對于建筑結構設計優化,首先應該縱觀房屋建筑的整體,將房屋建筑整體結構設計優化作為整個結構設計優化的重點,那么就應該設計房屋建筑的模型。其具體的方法與步驟主要如下:
(1)由于在具體的房屋建筑結構設計的過程中是一個十分復雜的過程,要充分考慮到各種因素對房屋建筑結構的影響,因此在變量的選擇上要具有合理性與科學性,這就需要房屋設計師在對參考指標進行選擇的過程中不應該選擇影響因數較多或者變化幅度較大的參數,這樣就可以盡可能地避免外界一系列因素的影響,從而能夠十分準確并且十分迅速地找出最佳的參數取值。
(2)充分考慮各個房屋建筑的實際情況,選擇出最適合此房屋建筑的函數來進行對房屋結構設計的輔助運算。在對房屋結構進行設計的過程中,設計師可以對事先設計出的一些函數進行計算,例如:房屋橫截面尺寸的函數和鋼筋尺寸面積的函數等,通過事先預算,要找出最經濟與適合的一組函數,從而不僅可以保證建筑材料的 合理利用,而且在一定程度上可以大大節省投資的浪費,達到節省成本的作用。
(3)要對條件進行準確與詳細的測量。對房屋建筑結構的設計中,保證房屋建筑的質量與安全系數是建造房屋的基礎,因此對于房屋設計人員來講,應該首先保證房屋質量性與房屋結構的穩定性,要與房屋本身的具體情況有機結合起來,充分考慮與注意到在房屋建筑實際的施工中與實現對房屋結構進行設計的差異,從而設計出能夠更加負責要求與標準的最佳房屋建筑結構設計方案。
3.2 決定計算方法
對于房屋建筑結構設計的整個過程來講,其本身就是一個十分復雜的過程,而要想找出最佳的房屋結構設計方案,就必須要對所有的數據以及條件進行詳細與準確的計算,通過對各個計算結果進行比較進行得出最佳的房屋結構設計方案。在此期間所要計算的數據與方法是十分繁瑣與復雜的,那么就會消耗大量的時間,并且一旦在計算過程出現失誤或錯誤,就會給最后的方案選擇帶來一定的誤差。因此,在對數據以及條件進行詳細與準確計算的過程中應該充分結合房屋建筑的實際情況,找出可以將問題進行簡單化的計算方法,從而不僅可以大大提高計算的準確度,還可以節省大量的時間,從而提高對房屋建筑結構設計的效率。
3.3 選擇最優程序
在對設計完房屋建筑結構模型與選擇出最佳的 計算方法之后,就需要相關設計人員充分結合上面的兩個步驟選擇出最佳的房屋建筑結構設計的程序,進而保證房屋建筑過程中各個功能的完善性與正常的運轉,從而可以提高房屋建筑的整體工作效率,這對于房屋建筑結構優化設計來講具有十分重要的作用。
3.4 分析統計結論
在相關設計人員對各種數據進行計算并且得出相應的計算結果之后要對這些數據進行詳細與綜合的分析統計,要把握整個房屋建筑結構設計的全局,充分考慮到各個設計方案的優點與缺點,并選擇出一套最佳的設計方案。
4結語
總而言之,房屋結構設計中建筑結構設計優化是一個繁瑣而且復雜的過程,它不僅可以保證房屋建筑的良好質量與建筑結構的穩定性,還可以在大大增加房屋建筑的美觀性的前提下,將投資成本控制在最小,從而不僅滿足了人們日益增長的需求,還在一定程度上實現了建筑企業盈利的最大化。因此房屋結構設計中建筑結構設計優化對于當今房屋建筑來講是十分重要的。
參考文獻:
[1] 周宏偉.芻議房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J].四川水泥,2014,(12):283-283,286.
隨著社會的不斷進步和經濟的快速增長,我國的建筑業也迅猛發展起來了,房屋建筑的規模和數量不斷加大,隨之而來就是建筑行業內日益激烈的競爭問題。因此,目前倍受建筑施工單位和設計單位關注的焦點就是:怎樣把資金的利用效率在最大程度上提高,并將沒有必要的浪費降到最低,在建筑業快速發展的大背景加隨之出現的造價控制這一新的理論, 能嚴格地把控好整個建筑施工過程中的各個環節,切實做好工程開支的預、結算工作,實現了建筑工程的資金合理、科學地使用和有效縮減了沒有必要的資金浪費,保證了低成本構建出高品質房屋。
一、淺析房屋建筑設計中造價控制理論
應用造價控制理論的首要任務就是充分地認識和了解其內涵和實質:針對房屋設計的每一個環節采取科學、合理的方法進行價格控制的理論就是所謂的房屋建筑設計中的造價控制理論,具體來說就是包括在設計階段分析各過程設計功能的技術經濟;進行分析造價目標以及目標任務完成時需要花費的資金,同時,還包括了設計階段的人員上的花費、對性價比進行的測評、對任務功能設計進行的分析等等諸多方面,簡單地說實質就是動態的造價控制項目。當然房屋建筑設計中的造價控制是有很多內容所組成的,具有多樣性的特點,比如說還處于方案的設計階段就會產生選取地點的費用、所需的技術設備需要的費用;處在具體設計階段時會產生施工圖紙設計方面的花費;進行項目驗收所產生的費用以及進行圖紙修改設計產生出來的資金開銷等。引入建筑設計造價控制理論,采用造價控制方法,既是工程的順利進行并完工的重要保證,也是有效控制工程成本的新途徑,同時,對于提升建筑單位的社會競爭力具有極其重要的意義。
二、影響房屋建筑設計中造價的因素
(一)總平面設計對于造價的影響
總平面設計具體是指確定項目選址的方案、總的占地面積的數量、土地的利用情況等,其實就是平面配置總體上進行的設計,以及進行總圖運輸的設計。合理、科學的總平面設計能達到節約建筑用地,有效縮減工程總量的目的,并最終使建設的成本得以減少。
(二)建筑設計對于造價的影響
房屋建筑設計中的很多內容會對工程造價產生影響,比如平面的形狀、樓層的數量多少、流通的空間大小、樓層高度設計等。因此,為了更好的控制工程造價,在房屋建筑設計階段必須與項目實際情況相結合,來保證建筑設計階段就能將建筑各個環節中的資金消耗控制到最低。
三、目前我國建筑設計現狀及存在的問題
(一)估算指標存在不合理的現象
對于建筑單位來講,盡快收回投資具有重要意義,因此,許多建設單位從土地拿到手之后,就希望能盡快開工,能夠快速收回資金。這就造成了工程的前期出現市場的調研工作不到位,以及可行性研究在這一階段的工作做得不夠充分,最后導致項目整體定位不夠準確,以及預估出來的費用指標也有較大的誤差。所以經常存在設計概算超過了投資估算的現象,同時,也在一定程度上限制了設計單位的工作,最終使得工程的費用出現增加的現象。
(二)業主往往忽略了設計階段
作為業主,他們對于工程設計階段的認識和重視程度都不夠,總是希望項目盡快地開工,這也在很大程度上造成了設計單位的時間被壓縮,甚至還存在一些單位一邊設計一邊施工的現象。正因為如此,設計單位出圖較為匆忙,顯然對于設計方案就沒有那么多時間去深入探討和反復研究,最后導致設計上出現很多缺陷,圖紙深度的欠缺,分析造價指標時不夠嚴謹等各種各樣的問題。
四、方案設計階段造價控制的有效措施
(一)提高投資的估算度,明確費用的相關指標
建筑方案設計階段對整個建筑工程來說具有重要的意義,它是在對整個項目進行總體上的全面規劃,具體來說設計階段對于項目的體量總量、綠化覆蓋率以及容積率等這些大的項目指標起到了決定性的作用。因此,在進行建筑方案設計之前,業主在市場調研方面的工作應該落實到位,明確產品的定位,投資估算的確定上盡量做到精確,并做好具體的項目的費用攤派工作,例如確定出在土建工程、安裝工程、室外的管網設施、園林景觀等諸多項目的費用控制要求。這對指導設計單位進行方案設計具有重要意義。
(二)結合城市規劃相進行設計
在進行方案設計時,設計單位對于項目規劃條件必須進行充分的了解和把握,并清楚各個項目指標的具體要求,同時,一定要把建筑的類型與城市整體上的規劃及配套結合起來,讓該工程項目融合到所處的區域內,有利于后期銷售目標的實現。
(三)充分考慮地質條件和周邊環境
項目所在地的地質條件及周邊環境是設計單位在進行設計時應該充分考慮到的兩個因素。這對縮減今后拆遷工作的工作量,減少在拆遷方面的費用支出具有極其重要的意義。與此同時,對于整體方案的標高的設計,就可以充分地利用原始場地來進行,這在很大程度上讓土方的開挖及回填量得以縮減。此外,設計時也需要考慮到項目所在地的環境因素以及常年氣溫,因為這些因素在確定建筑的總體高度、房屋的層高、保溫材料、外立面的裝飾等都會產生一定的影響。
(四)加強地質勘察的工作
方案設計進行之前,必須要讓地質勘察的專業人士對工程所在地進行周密詳細的地質勘察,準確確定地下的各個部分土質的具體分布情況。這樣設計單位進行設計的時候就能夠盡可能地把建筑物以及構筑物與不良的地質條件(如斷層、軟土地基、溶洞等)錯開,這能在很大程度上縮減了在處理地基方面的費用,也能大大提升后期的房屋使用的安全性。
五、初步設計階段的造價控制
進入設計階段的初期,必須要明確項目中各個具體的技術指標,比如樓層的層高、項目業態具體分布、人防面積具體數值、停車位數量的多少、外立面具體的效果等。
(一)加強與業主的溝通,了解其需求
初步設計階段對整體的項目效果以及品質檔次起到了決定性的作用。因此,在這個階段設計單位應該加強與業主溝通和交流,在充分了解其設計需求的基礎上進行下一步工作,并且要盡量去滿足其合理的設計需求,避免后期的反復修改給設計人員增添工作量和產生一些沒有必要的費用支付。
(二)外立面裝飾材料的確定
建筑物的外立面裝飾的效果好壞非常重要,是能否給人留下良好印象的一個極為關鍵的因素,可以說它能決定一個項目的檔次的定位。但是外立面材料多種多樣,價格差異也是非常之大,是影響工程造價的一個重要因素。因此,設計單位在進行設計的時候一定要以費用指標來為依據,來確定外立面采用的具體的裝飾材料,最大限度地將其控制在預算范圍內。
六、施工圖設計階段的造價控制
(一)加強確定地基基礎的工作
地基基礎部分在工程造價當中所占的比例較大,但是,許多設計單位在進行地基基礎設計的時候,常常會采用自己較為熟悉的處理方式進行,最后的費用存在較大的差異。因此,業主應在這一個階段應參與到設計當中,以具體的地址條件為依據,進行基礎形式的確定,實現費用的合理化。
(二)提高圖紙設計深度和準確度
建筑工程實施的重要依據就是設計圖紙,設計圖紙的準確度以及深度直接地影響著建筑施工的過程。因此,設計單位在設計階段一定要進一步把設計圖紙的準確度和深度提高,這樣能夠在很大程度上避免后期設計的重復修改以及對工程施工帶來的不良影響,導致工程造價的增加。
七、設計階段造價控制綜合管理措施
(一)給于設計單位充足的時間
雖然整個建筑工程中設計階段是耗費時間最短的,但是設計工作本身是一項創造性的工作,是非常繁瑣和復雜的。必須使用大量的時間進行反反復復的細致思考和不斷的推敲,才能讓設計工作中的各個環節以及其中的細節達到最好的效果。因此,業主對此應該充分的理解,讓設計單位有足夠的時間對于自己的需求和設計的意圖等去充分理解和領會,讓他們在合理的設計時間內創造出更為優秀的作品,更好地完成設計工作。
(二)加強設計單位內部的審查工作
設計單位在該項目的設計圖紙完成之后,首先是要在單位內部要組織進行相關的評審以及費用的預算,具體來說就是對項目造價的組成進行分析,若存在費用不合理或過高,就能及時地進行調整,同時,在這個過程中還能及時的發現圖紙中存在的問題,進行及時的修正與進一步的完善,讓設計出來的圖紙更加符合業主的要求。
(三)制定相應的獎勵措施
業主制定設計合同的時候,可以與設計單位明確獎勵的措施。若是設計單位在已經確定的費用指標的指導下,符合相關規范、要求以及業主需求與意圖的基礎上能夠節省出部分費用,業主方就把節省出來的費用按照一定的比例付給設計單位,作為獎勵,這將會在很大程度上提高設計人員工作的主動性和積極性,并達到更好的造價控制效果。
八、結束語:
總之,隨著建筑業的迅猛發展,房屋建筑的數量大量增加,建設單位為了增加自身的社會競爭力,一定要在保證工程質量的基礎之上,盡量減少費用支出,把握好房屋設計各個環節甚至細節,把房屋造價控制理論和方法運用到房屋建筑實際,切實做好造價控制工作,有效降低工程成本。
參考文獻:
[1]張波,于亮. 房屋建筑設計造價控制的理論方法及其應用研究[J]. 建筑與預算,2015,01:8-10.
中圖分類號:TU318 文獻標識碼: A
目前,人們生活水平不斷的改善,在房屋建筑方面,不但對其安全性和實用性增加了要求,同時對美觀性和經濟性的要求也提高了一個層次。因此,在房屋建筑結構設計中必須有效實施優化設計才能滿足人們對房屋建造的各種要求。也就是說,在房屋結構設計中應用建筑結構設計優化方法,才能使房屋結構具有美觀性、經濟性、合理性、實用性。除此之外,仍需要結合優化方法和設計方法,發揮建筑結構的使用功能和空間使用率,實現建筑結構的預期目標沒,控制工程造價,使房屋建筑業獲取最大利益。
1、房屋結構設計中需要注意的問題
社會體系中建筑物屬于一種藝術產品,建筑師設計一個合格、滿意的建筑物,應當結合建筑物的結構功能、配置和美觀性進行設計。結構設計在房屋建設中占據著非常重要的位置,同時對完善和充分發揮工程功能起到重要的價值。而科學合理的設計結構功能主要取決于是否合理利用建筑資源,同時在建筑工程中也可以作為減少突發性損失的解決方法,所以,在建筑設計中應當根據結果設計分析整個建筑物的構造,并對其應當注意的問題尋找合理化的解決對策,對房屋結構設計具有重要的價值。
1.1基礎工程的合理設計
基礎工程配合和支撐是建筑結構的前提條件,從建筑工程方面考慮,地基施工的質量高低對建筑物的高低起著重要的作用。設計一份合理的基礎工程方案有助于增加整個基礎工程的功能性、耐久性,同時對于建筑設計結果的耐久性和適應性也有著重要的指導意義。所以,選擇合理、實用、安全的基礎工程設計方案,同時針對地質勘察資料中存在的不確定因素進行研究和探索,并找到一份科學合理的解決方法,對房屋結構的設計具有重要的意義。
1.2鋼結構的合理設計
鋼結構的應用在房屋結構中占據非常重要的位置,通過減少柱的截面面積和使用輕質墻板,提高面積使用率。在建筑結構中將鋼結構體系用于住宅建筑可充分發揮鋼結構的延性好、塑性變形能力強,具有優良的抗震抗風性能,大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、臺風災害的情況下,鋼結構能夠避免建筑物的倒塌性破壞。鋼結構失穩包括整體失穩和局部失穩,因此,構件或框架的穩定性成為設計的主要問題,在這種設計前提下,在選擇和應用合理的構件或框架之前必須對相關資料進行分析和研究,及時解決與設置有關的受力問題。對于提前解決與受力相關的問題,在結構中很大程度上增加建筑的穩定性,同時對抵抗地震問題也起到了一定的作用。
2、房屋結構設計優化方法
造價在建筑結構設計工作中是一項最為重要的步驟,并且在整個工程中也是最為關鍵的問題。針對控制造價的高低應用結構設計優化技術的效果非常顯著,對于整個工程而言可以獲得非常滿意的經濟效益[1]。所以,在工作中,相關施工人員和設計工作人員應當以合理適用、經濟科學的設計理念進行設計和實施,選用現代化的科技手段制定一個合理的建筑設計方案,從而達到建筑工作的條件和設計的要求,同時在一定程度上也使工程造價得到了控制,使工程實施經濟效益最大化。
3、在建筑結構設計中結構設計優化技術的應用
在建筑結構實踐中結構設計優化技術和方法是研究和討論房屋設計的主要課題之一,主要內容是針對建筑工程項目中前期設計、整體設計和抗震設計所研究出的一項解決方法,實施這種結構設計方法不但可以有效控制工程造價,也保留了功能性能的合理設計,對實現更大的經濟利益具有重要的作用。
3.1前期設計優化應當注意的問題
前期方案在結構設計中必須得到確定,從而明確設計方案的方向,并且確定后前期方案對建筑的總投資也會產生直接的影響。目前,在前期方案設計中設計者對階段結構設計并未進行研究和分析,在進行進駐設計時大部分的設計者都會忽略設計的可行性和合理性,這也是房屋結構中存在的常見問題[2]。這種設計方案對建筑設計結果會產生很大的影響,同時也可能會增加基礎結構的設計難度,從而增加建筑的總投資。相反,若在前期方案設計中設計者加強了對階段結構設計的重視,將其與實踐情況結合,制定合理的設計方案和結構形式,則可以滿足不同類型的建筑物要求,也就為下一步驟的實施起到了良好的鋪墊作用。
3.2直覺設計優化技術與建筑結構設計
針對某個建筑方案在沒有相關數據信息的條件下,會使設計產生很多不確定因素,并且增加設計難度,根據類似建筑方法采用直覺設計,則會設計出不同的結構布置設計發方案。建筑物在結構布置確定的基礎上,若發生同種負載現象,也會早出各種分析的方法,同時,荷載、材料、設計參數的取值在分析過程中也不是一成不變的,處理建筑物細部的方法也有許多不同的手段,這些問題必須通過設計人員進行分析和探索,計算機還不能夠完全解決以上問題[3]。而對判斷各種想法的可行性,首先應當遵守一般的相關規律,再結合工程實踐經驗進行設計,也就是直覺優化技術。
3.3在建筑設計中概念設計處理的實際問題
在建筑設計中采用概念設計的主要原因是對建筑物設計中可能遇到的各種問題進行分析,針對的處理問題具有多樣性和不確定性,并且通過概念設計可以在最大程度上降低由于某種原因導致建筑結構受到的破壞,或者避免建筑結構受到破壞。在導致建筑結構受到破壞中地震是破壞性最大的不確定因素,所以,必須將抗震作用重點加入到建筑設計過程中,在各個設計方面都要增加抗震所示,應當避免對抗震產生不利影響的因素。在房屋結構中減小地震的重要方法就是剛度勻稱和對稱,而在地震作用下延性設計對防治結構發生破壞具有重要的意義。
3.4建筑地下室層數的優化
在設計過程中,若地下室層數與實際地下室層數不相符,則可能會造成彎矩設計值的增大系數乘錯位置,對筑基礎的抗震能力產生一定的影響。在設計過程中應用概念設計,考慮到了上層結構和地下室層數,并且在填寫信息時結合了實際情況,這樣可以同時推算出地基和基礎底板的縱向載荷,對抗震設計的計算具有重要的意義。
4、結語
隨著城市規劃建設的完善和國民生活質量的提升,房屋建筑業為了適應和滿足人們對房屋設計的要求,對房屋結構設計不斷的進行改制和完善。目前,建筑的裝修和設計已經成為現階段房屋建筑的主要潮流,而建設過程中房屋質量問題已經成為常見的問題,所以,設計中加強對建筑基礎設計的重要性,將建筑結構設計優化方法應用在房屋結構設計中,不但解決了由于忽略設計而增加設計難度,也在一定程度上增強了抗震效果,保證了建筑結構的實用性和安全性,同時也控制了工程造價,增加了建筑企業的經濟利益。
參考文獻:
[1]牛海燕.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].城市建設理論研究(電子版),2012,(22):35-36.
[2]何冬霞.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用[J].中華民居,2013,(30):18-19.
1引言
近年來,隨著人們物質生活水平的不斷提升,人們對生活質量要求越來越高,人們要求建筑物不僅具有適用性和安全性特點,還要有注意經濟性及外表美觀。設計人員在實際設計建筑結構過程中,為盡快完成建設工作,通常會注意考慮工程施工建設的便利性。所以,設計建筑結構時,要利用各種優化方法來滿足人們各方面要求,研究建筑結構設計的優化方法對房屋建筑建設具有重要意義。由于建筑結構資金占房屋建筑總投入比例很高,通過優化房屋結構設計,既能確保建筑質量安全,還能減少建設成本,提高企業經濟效益。
2建筑結構設計優化方法的內涵和特征
建筑結構的設計優化方法是全面考慮建筑方便的同時,把結構設計方法和藝術學、審美學充分結合到一起,把房屋建設的目的和房屋功能全涵蓋的結構設計方法,再優化選擇各種結構設計方案,挑選既適用又安全、美觀的建設方法,確保房屋建筑質量、建設方便性及經濟性。所以,建筑結構設計的優化方法有一些基本特征:美觀性較強;涉及很多學科,多學科的聯合性較廣;實用性很強;方便建設施工管理;既環保又節能;具有較強的科學性。建筑設計師在設計建筑結構過程中,也要敢于創新,不斷提出新的優化設計方法。
3優化建筑結構設計方法的重要意義
在設計房屋結構中充分運用結構設計優化技術不僅能夠提升建筑工程質量,還能提升建筑企業的經濟效益。我國一直提倡可持續發展理念,爭取市場效益的最大化,這就要求建筑企業不僅要滿足房屋建筑結構的長遠效益,還要盡量減少建筑結構短期投資。和以往傳統房屋結構設計比較,運用設計優化方法能夠降低建筑工程建設成本,提高優化方法技術,實現建筑企業充分利用建筑材料。伴隨我國高層房屋建筑越來越多,人們更加重視房屋建筑怎樣既滿足時展需求,又能減少建設投資的問題,而優化建筑結構設計是充分發揮機械設備和建材性能,對人們所關注的房屋建筑問題具有重要促進作用。房屋建筑結構設計如果得到優化,房屋結構各單元就能實現有機整合,進而提高建筑質量,確保人民安全居住環境。以往傳統建筑結構十分注重安全質量,建筑建設成本方面控制工作做的不到位,工程設計時期成本很高,結構設計也常存有缺陷,外觀也不夠精美,這些都難以滿足現代人們對房屋的心理需求。設計房屋結構過程中運用建筑結構設計的優化方法,技能把經濟價值、審美價值、生態戒指及使用價值有效結合到一起,還能降低房屋建設成本,節省施工材料,確保房屋結構安全,具有很高的藝術性,提高房屋建筑綜合效益。
4建筑結構運用結構優化技術的步驟
4.1建立建筑結構優化模型
選擇設計變量過程中,要把對建筑結構具有重要影響的主要參數看出變量,例如:約束控制參數和控制目標參數。對變化范圍小、影響較小或局部有關要素可以滿足設計要求的參數,可以利用預定參數表示,進而減少計算數量和設計數量,變成工作量減少,工作效率自然會有所提升。確定目標函數十分重要,優化建筑結構設計過程中,需要運用滿足預定條件的已失效概率函數及對應鋼筋截面面積,進而降低建筑工程總的建設成本。有房屋結構設計優化來講,一定要保證結構具有較高可靠度,確定優化設計有關約束條件,約束條件主要含有結構強度約束、構件單元約束、裂縫寬度約束、應力約束、尺寸約束等約束條件。設計房屋結構過程中,一定有認真比較和分析目標約束條件和實際約束條件,保證每個條件均滿足要求,爭取獲得最佳設計。
4.2合理設定優化設計方案及有關程序設計
按照可靠度所做的房屋結構優化設計有著多約束條件問題且有很多復雜變量,分析計算過程中,通常要將有約束條件的優化問題轉成沒有約束優化問題求解。優化設計常見的計算方法有復合形法、拉氏乘子法和Powell法。根據可靠度所進行的房屋結構設計優化模型和實際設計過程中利用的計算方式,為更好的實現它們的效果,可以把這些變成具有較強功能且運算速度非??斓倪\用程序,進而讓優化設計方案得到全面實施。
4.3綜合結果的分析
計算結構設計得出各種結果后要對這些結果進行分析與比較,通過選取各種方法的優缺點選擇效果最好的設計方案。分析計算結果時,一定要全面考慮有關問題,并多角度分析這些問題。結果分析在整個建筑結構優化設計里占有重要地位,選取科學的設計方案可以確保房屋建筑安全性、美觀感和實用合理性,并降低整個房屋結構的建設施工成本。優化建筑結構過程中,需要注意重視有關建筑技術要求,全面考慮對建筑工程具有重要影響,分析過程中,必須全面考慮科學配置,進而才能實現預期目標。
5結構設計優化在房屋建筑中的應用
5.1建筑階段性優化和壽命優化
建筑工程使用年限期間內,對各個階段都要做相應優化。房屋設計人員必須清楚每個階段特征,按照實際計算分析結果確定優化方式,進而能夠科學優化工程整體壽命。最終不僅確保建筑工程建設質量,而且提高建筑施工企業經濟效益。
5.2建筑局部性優化和整體性優化
房屋建筑在設計方面均具有相應復雜性與層次性特征。站在層次性角度看,含有建筑結構有關體系、整體設計體系及安裝體系,每個單獨體系也都含有很多下屬體系。設計人員設計房屋過程中,要對應優化每個下屬系統,突破關聯橫向性。站在復雜性角度看,房屋建筑復雜含有選取建筑施工材料和選取建筑物零部件。對每個房屋建筑來說,都要從整體上開始優化,才能實現真正的設計優化。
5.3建筑上部結構優化
設計房屋建筑上部結構需要先構建對應模型再進行系統優化??茖W設計剪力墻工作非常重要,剪力墻的設置要注意確保剪力墻整體質量均勻,才能使樓層平面剛度中心點和樓層整體結構重心相重合,進而減少風力或地震給建筑帶來的破壞性作用。建設房屋建筑過程中,要盡量大開間構造剪力墻,加長剪力墻墻肢的長度,進而減少墻肢數量。
5.4結構優化和排水系統優化、電氣優化相協調
排水系統房間機械設備的荷載強度與荷載能力都很大,一定要把機械設備布置在地下室,并確保管道預留深度和尺寸能夠滿足規范標準要求,加固樓板自身鉆孔位置。除此之外,注意水平方向管線有可能會貫穿梁或柱,盡量降低管線貫穿梁或柱現象出現的概率。房屋建筑里的電氣管線安裝通常是利用導線形式裝于樓板、墻體或金屬管體外部,這種安裝方法會增加預制結構施工難度,因此,若要把管線穿過梁體,需要在梁體預留孔洞,并確保墻體寬度和梁體寬度相同。
6結束語
建筑結構設計優化在建筑結構設計中占有重要地位,合理選擇結構設計方案既能滿足有關技術要求,還能節約建設成本。建筑結構的設計優化是一個綜合性很強且十分復雜的系統性問題,設計人員一定要不斷深入研究結構設計優化方法,不斷提高自身水平,敢于創新,為人民居住提供安全保障。
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A 文章編號:
1 結構設計優化方法的理論體現
在從事項目設計過程中,不僅要考慮其美觀實用,還要講究安全可靠。也就是在突出其適用的同時,還要緊緊抓住美觀這個環節,這就是結構的優化。這種優化的方法,站在建筑理論的角度,這種設計優化,分為項目分部結構和項目總體結構的優化等兩個方面。而項目總體優化包括了系統方案的設計、圍護結構方案以及結構的細部設計等。其中,也包括了選型、整體的結構布置、受力和造價分析等。因此,在項目施工過程中,要本著一切從實際出發為原則,結合現場實際情況,以效益為第一原則進行設計優化。
作為項目建筑師,必須在保證安全的前提下,進行設計優化。并且,對于一些新的模式以及結構,要敢于嘗試。在設計時,建筑師,既要滿足自己的設計意圖,平面部分要對稱、規則外,還要盡可能地縮小中心度的差異;縱向部分,要滿足其使用功能,承重的部件要上下均勻貫通,盡可能減少設計上以及結構上的困難,縱向的剛度要循序漸進,避免應力過于集中。
2 建筑結構設計優化方法的應用及實踐價值
2.1 結構設計優化方法的應用
結構設計優化,分為項目分部結構和項目總體結構的優化等兩個方面。其中,分部結構優化包括了基礎方案的優化、房蓋系統的優化、圍護部分的優化以及細部設計的優化等。以上部分也包含了造型、受力以及造價的分析等。并且在規范設計以及滿足其使用功能的基礎上,結合現場施工情況,爭取最大化的經濟效益。
2.2 結構設計優化方法的實踐價值
本文經過研究與實地考察得出,作為建筑不僅要滿足其長遠的經濟需求,在建筑投資上,也要盡可能減少支出,并且在建筑的結構以及安全性和合理性上,做出長遠的規劃。按實際來說,采用結構設計優化的的項目,不僅可以大大降低工程的造價,一般比原有預計可降低15%到30%。[1]可以依據合理的材料及性能,讓建筑在各個結構層面與空間內,達到統一協調和安全的目的。同時,依據優化方案,還可以對整體建筑進行決策等。因此,工程結構的優化技術,是我們實現既經濟又安全,既美觀又實用的唯一途徑。
3 房屋建筑結構設計與經濟性的關系
在用地方面,很講究用地面積。一般來說,用多少地皮和房屋的設計結構有著很大的關系,特別是對于高層建筑而言,其總的建筑面積可以被算作是各層的面積之和。由于層數的增多,其間距也必須加大,必須按照一定的比例,進行遞增。
③由于層數的關系,對建筑面積的影響也很大,但影響的程度也根據結構的不同而不同。隨著房屋層數結構的增加,對于接觸的載荷量要求增大,出于安全的考慮,在其承重的結構方面,墻的厚度,柱和梁的粗細等,隨著層數的增加,在承載等級以及抗震方面,都會相應提高。這就會令房屋的造價提升。
③由于層數增高,在各個方面的投資都要相應增加,在其結構的設計以及經濟性上,不僅要注重安全,也要設計合理。比如,層高需要增加的基礎抗震能力以及承載能力,相應水衛以及電氣管線的增加等。房屋層面的高度,決定了材料、能源等的費用,這些都會造價產生影響。[2]
4 結構設計優化方法
任何一項工程要做到美觀實用,是設計以及建筑的完美結合。首先在設計上要求安全適用,在施工過程中,要經濟美觀,同時,在建筑過程中,便于施工。而這種結構優化設計,不僅從技術層面解決了建筑中遇到的難題,也提高了結構設計的方法。使房屋達到了真正意義上的經濟適用。在建筑結構設計的優化上,主要體現分部的設計優化和工程結構中整體的優化。
4.1 結構優化設計模型
有關于結構設計上的優化方法,主要從在各種影響因素中,找出主要的變量參數,并以此建立函數模型,結合科學的方法,得出最優的答案。其模型的建立主要遵循以下步驟:一是對主要變量的選擇。在通常環境下,對變量的選擇,都是基于影響較大的因素。對工程中涉及到的所有參數,按照其重要性劃分出各個等級,先進性預定參數的制定,那些影響力小的都劃到預定參數中,以便減少編程中的工作量。二是確定其目標函數。運用函數計算,找出符合條件的答案。按照條件來確定最優方案。對于房屋結構設計優化中,在約束條件的選擇上,包含了很多的內容,比如要考慮應力的影響、裂縫寬度、尺寸和一級強度等,在正常條件下,極限狀態到最后的終極狀態,其彈性的約束力以及約束條件等,都要符合工程項目的設計以及施工的整體要求。
4.2 結構優化計算方案
由于在房屋設計以及結構優化中,涉及的變量較多,約束的條件也很多,因此,對于這個非線性問題,要求我們在做這個方案過程中,要能以繁化簡,把有約束條件化為無約束條件,在此基礎上進行各種的計算。在這方面,常用到符合型法、以及Powell法等。[3]我們只要在完成計算方案的基礎上,進行編程就會得到最終的優化答案。
5 結構設計優化技術的實踐應用
房屋結構設計的優化,由于其涉及面廣,目前來說,應用比較廣泛。利用這種優化的方式,在不改變房屋各種性能的條件下,起到了降低成本的作用。這種房屋結構設計優化方法,在項目整體設計中,都可以得到廣泛的應用。也可以作為前提的設計,也可以用于舊房屋的改造等各種項目的各種環節。但是,在實際的應用中,也有幾點需要注意:
5.1 結構設計優化應注意前期參與
由于項目的設計方案,都會影響總的投資金額。在前提方案中,這種影響尤甚。但是,由于前期方案在設計的過程中,對其結構的可行性以及合理性,考慮的并不全面。但其設計的結果,卻可以直接影響到下一步對結構的設計,這在很大程度上,增加了結構設計的難度。因而增加了項目的總體投資。假設在方案擬定的初期,就加進來結構的優化設計,作為結構設計者,就可以根據建筑的不同類別,來擬定合理科學的結構,出具完備的設計方案,從而形成一個良好的開始。
5.2 概念設計結合細部結構設計優化
在結構設計優化中,對于一些概念性的設計,由于缺乏具體的量化指標,就如抗震以及防裂度等,由于其參數的不確定,在進行計算的過程中,就會出現與現實不符的情況。因此,面對這樣的問題,就需要采取概念設計,用以往的數據作參考,把人的靈活性以及智能充分發揮出來,達到最優化的結果。
作為設計者,在對宏觀進行把握的同時,也不要忽略細部的設計。比如異形板的裂縫現象。在鋼筋的選擇上,也要充分考慮到它們的極限抗拉力等因素,在滿足其塑性的基礎上,選擇適合建筑施工用的鋼材。比如,因考慮到現澆板的受力,作為設計者在冷軋帶肋鋼和一級鋼進行選擇的過程中,就要選擇冷軋帶肋鋼。在房屋內里的設計,也要滿足其最基本的要求,這樣,才能既經濟又安全。[4]
5.3 下部地基基礎結構設計優化
在地基基礎的設計上,首先要對方案進行選擇。如果是樁地基,就需要根據施工現場的地理環境來選擇類型,以便節省造價。在樁端的持力層,由于影響著灌注的樁長,因此,需要因地制宜選擇適合的方案。
6 結構設計優化的現實意義
(1)優化設計,對于高層建筑以及多層建筑,多層相對于高層來說,在造價上以及占地面積上都有所降低。比如,屋蓋部分,一棟樓僅需要一個,和層數沒有關系。對于基礎,雖說是公用的,會因為層數的增加會因為承受力的加重而增加投資,但是,相對于整體造價,遠沒有房屋整體效果那么明顯。
(2)降低層數,不但可以節省物料,其抗震性能也會大大增強。此外,在對房屋平面形狀進行設計時,選擇圓形或者接近于方形的設計,其的周長也會相應減少,在其基礎以及表面裝修上,都會相應減少。而同時,其受力性及其經濟性上,也會明顯增加。
7 結束語
建筑物不但是實用而且還要堅固美觀,這就需要建筑師發揮其長處,進行優化設計,讓實用性與藝術性達到完美的結合。既要保證其質量,又要節省成本,這就需要完成設計結構的優化。在其設計上,既要美觀又要兼顧,在其對稱性上,也要避免發生扭轉。縱向的設計要保持貫通,在其結構及其設計上,避免重復以及僵化,做到藝術性與實用性的完美統一。
參考文獻:
[1]裘繼飛.淺談建筑結構設計[J].中小企業管理與科技(上旬刊).2010年05期.
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
房屋工程建設中房屋結構優化設計對于整個工程的作用是不容忽視的。因為房屋建筑的目標就是用最少的資金達到提高整個工程結構的堅固性和可靠性,從而產生最大化的經濟效益。優化設計方案是控制造價和節省工程開支最有效的方法之一,通過合理的建筑結構方案優化設計方法更佳合理進行工程資源配置,以期達到房屋建筑結構設計的安全性、適用性和經濟性目標。在房屋建筑工程結構設計工作中,特別是常見的鋼筋混凝土住宅結構體系進行優化時,要綜合考慮從結構整體的布局以及具體構件兩方面的因素,也是建筑結構優化設計的主要內容所在,因此,要達到結構優化設計的目標,對當前房屋建筑工程師就提出了更高的要求,要求工程師不僅能夠對建筑結構和構件受力的特征有充分的把握,還要能夠根據構件設計的經驗提出對房屋結構設計更加合理有效的優化設計方法。
一、房屋建筑結構優化設計的措施
1、加強剪力墻的設計
影響壓彎構件的延性或屈服后變形能力的因素有:截面尺寸、混凝土強度等級、縱向配筋、軸壓比、箍筋量等,其主要因素是軸壓比和配箍特征值。剪力墻墻肢的試驗研究也表明,軸壓比超過一定值,很難成為延性剪力墻。剪力墻構造邊緣構件的配筋區分底部加強部位和其他部位,除應滿足受彎承載力要求外。底部加強部位的構造邊緣構件采用箍筋,其他部位采用拉筋,其拉筋水平間距不應大于縱向間距的2倍,轉角處宜采用箍筋。當抗震墻的構造邊緣構件的端柱承受集中荷載時,其端柱的縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應滿足柱的相應要求。
連梁是對剪力墻結構抗震性能影響比較大的構件,采用斜交叉配筋方式,可以大大改善連梁的延性。剪力墻是平面構件,在其自身平面內有較大的承載力和剛度,平面外的承載力和剛度小,結構設計時一般不考慮剪力墻平面外承載力和剛度??拐鹪O計的剪力墻結構,應力求使兩個方向的剛度接近。
框架一剪力墻結構設計的關鍵是剪力墻的數量和布置。在一榀很長的框架中(為縱向),剪力墻不宜集中布置在該榀框架的兩盡端,以避免在溫度變化、結構漲縮時由于兩端的約束作用而造成樓蓋梁板開裂。剪力墻的間距不宜過大。
2、加強設計中建筑結構形式的選用
不同的建筑類別和功能要求決定了戶型的選擇,當前越來越多的房屋建筑為高層建筑結構,除了要合理選擇結構抗側力體系外,要特別重視建筑體形和結構總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面;結構總體布置是指結構構件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結構總體布置對結構的抗震性能具有決定性的作用。
(1)加強結構抗震設計。結構抗震設計有許多不確定因素(地震特性、結構扭轉等),進行精確的抗震計算是非常困難的。結構的抗震設計除了進行細致的計算外,要特別注重結構概念設計。概念設計是指在結構設計中,結構工程師運用“概念”進行分析,做出判斷,并采取相應措施。根據概念設計,抗震房屋的建筑體形和結構總體布置應符合如下原則:采用規則結構,不采用嚴重不規則結構;確的計算簡圖和合理的傳力路徑;具有必要的剛度和承載力,具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力;部分結構或構件破壞不應導致結構倒塌,增加超靜定結構的次數。滿足抗震設計原則:即:“強節弱桿”、“強豎弱平”、“強剪弱彎”;置多道抗震防線,形成兩道或多道的抗震防線,增強結構抗倒塌能力。第一道防線是地震時先屈服的結構單元和構件,應是延性大、耗能力好的結構單元或構件,如剪立墻結構的連梁等。第二道防線的結構單元也有足夠的抗震能力,如框架-剪力墻結構的框架。
(2)加強底部框架剪力墻的設計。高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結構中的剪力墻為第一道防線的主要抗側力構件。為了提高其變形和耗能能力,對框架—剪力墻結構中的剪力墻墻厚、墻體最小配筋率和端柱設計等做出了較嚴格的規定:剪力墻的厚度不應小于160 mm且不應小于層高的1/20,底部加強部位的剪力墻厚度不應小于200 mm且不應小于層高的1/16。剪力墻的周邊應設置梁(或暗梁)和端柱組成的邊框。端柱截面宜與同層框架柱相同,并應符合有關框架構造配筋規定;剪力墻底部加強部位的端柱和緊靠抗震墻洞口的端柱宜按柱箍筋加密區的要求沿全高加密箍筋。剪力墻的橫向和豎向分布鋼筋,配筋率均不應小于0.25%,并應雙排布置,拉筋間距不應大于600mm,直徑不應小于6mm。框架—剪力墻結構的其他抗震構造措施,應符合對框架及剪力墻的有關要求。
二、結構設計優化技術在房屋建筑結構設計中的應用
1、房屋建筑結構設計中的概念設計方法
在房屋建筑工程中,對于同一個建筑方案可以有不同的實現途徑和結構設計;這是由于房屋建筑結構的參數、荷載、所用的建筑材料的不同和差異都會導致各項的取值不盡相同的,因此,對于房屋建筑結構設計的細節處理方法也不是唯一的,而是需要工程師們根據多年設計經驗和實際操作理論和工程進展情況自行判斷,計算機無法解決諸多不確定問題。工程師們的判斷根據房屋結構設計規律的指導下進行主觀的概念設計,而這種概念設計是工程師在多種備選方案中的必要的選擇過程。
2、概念設計處理的實際建筑設計問題
概念設計幫助工程師使房屋建筑工程結構不受來自自然和人為不確定因素影響和破壞,即使產生破壞概念設計也可將這種破壞程度降至到最低點。因此,概念設計為了達到這一目的。就要首先考慮如何使房屋建筑不受這些不確定的外力因素的影響作為設計的主要內容。而綜合所有不確定的因素中,地震是最為常見的,因為一旦發生地震其由于沒有活動規律其破壞力是極大的,所以在房屋建筑結構設計過程中應該充分的考慮到地震的破壞作用,要盡可能采取有效的抗震措施,通常房屋高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類:板式建筑平面兩個方向的尺寸相差較大,塔式建筑平面兩個方向的尺寸接近。對抗震有利的建筑平面形狀是簡單、規則、對稱、長寬比不大的平面。
三、總結
近年來,隨著我國高層建筑的發展,在其房屋建筑結構設計中會經常遇到一些問題,這就需要我們建筑結構設計人員通過自身經驗進行自主創新,要不斷通過正確的概念方法進行房屋建筑結構的優化設計。
【參考文獻】:
前言
隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求。發展先進設計理論,加強先進技術的應用,加快新型高強、輕質、環保建材的研究,使建筑結構設計更加安全、適用、可靠和經濟是建筑結構設計的發展方向。房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發展,房屋結構形式也由簡單的磚混結構變得日趨復雜和多樣。針對當前主要結構形式的建筑結構設計中,還存在―些需要解決的問題。本文主要針對當前房屋建筑結構設計中一些常見卻又常被人們忽視的錯誤進行了剖析,指出了錯誤的原因和后果,并給出了一些
設計建議和構造的要求。
1 房屋建筑結構設計的基本方法
1.1 結構平面圖在繪制結構平面布置圖時,是否要輸入結構軟件進行建模呢?當建筑地處抗震設防烈度為6度區時,根據建筑抗震設計規范,是可以不用進行截面抗震驗算的,但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模,直接設計即可,但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然,如果時間允許的情況下還是輸入建模較好,有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算何樂而不為呢?需要注意的是,當建筑地處抗震設防烈度為7度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。
1.2 屋頂(面)結構圖當建筑是坡屋面時,結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法,通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明,結構設計者必須要具備一定的空間概念,正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高,要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。
1.3 大樣詳圖在建筑詳圖的準確無誤的基礎上,大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制,也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業協調一致。
2 房屋結構設計常見問題
2.1 地基與基礎方面
多層房屋無地質詳勘報告,僅僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計是不科學的。地基與基礎設計要做到合理,安全適用,設計人員必須依據地質勘察資料,統一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構的詳細勘測方可設計,僅憑
地耐力這一數據是不全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認為萬無一失了。采用換土墊層進行軟弱地基處理,不進行換土墊層設計,只憑經驗處置。有時設計者對軟弱地基的危害認識不足,只是簡單地憑借經驗采用砂石墊層加強一下承載力,沒有進行墊層寬度和厚度計算,只能使軟弱地基處理既不安全,又不經濟。
2.2 磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用
在磚混結構中,構造柱不但能夠提高墻體的抗震能力,而且構造柱與圈梁聯結在一起,形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫,維持豎向承載力,提高結構的抗震性能有著重要的作用。
在當前結構設計中,構造柱經常被作為承重柱使用,這種做法將引起以下幾個問題。
構造柱作為承重柱使用后,使得構造柱提前受力,這不但會降低構造柱對墻體的拉結和約束作用,而且結構一旦遭遇地震作用時,在構造柱位置必然形成應力集中,首先破壞。這樣構造柱不但起不到其應有的作用,反而成為房屋結構中的一個薄弱的部位。
構造柱一般生根于地圈梁中,沒有另設基礎,構造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎的抗沖切、抗彎強度及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓將出現裂縫。建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁上荷載和跨度都比較小時,構造柱也可布置于梁下,但此時必須按不考慮構造柱作用來驗算墻體的局部承壓和抗彎強度。經驗算合格,方可在梁下布置構造柱。
2.3 在框架結構設計中,只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架的設計。
現行建筑抗震設計規范要求,水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方面的地震作用應由該方向的抗側力構件來承擔。就是說,在框架結構設計中,縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以上非抗震設計,只按縱向的普通的連續梁進行設計,梁柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法滿足框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用,在實際設計中經常出現梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。
2.4 連續梁按單梁進行設計
這種情況多發在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,圖受力分析方便,設計者把實際應為連續梁的梁按單簡支梁進行設計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區出現豎向裂縫,進而引起梁上部欄板出現豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時,問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外,受環境溫度影響較大。當環境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,在梁內產生收縮應力,該收縮應力作用于原已產生的梁上裂縫處,引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力降低,直接影響了使用安全。
2.5 樓板設計常見問題
樓板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面,屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現裂縫。
板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中,常常在樓板上布置一些非承重隔墻,故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板,這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變為連續板,支承點上部出現了負彎矩,而在板的設計中又沒考慮該部分的影響,致使板頂出現裂縫。
雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩,由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,短跨方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設計為圖省事或對板受力認識不足,而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結構構件存在質量隱患,甚至出現裂縫的現象。
3 結語
總之,房屋結構設計上必須遵循科學性、可行性和實用性原則,按規范相應的構造要求嚴格執行,才能從根本上消除設計質量的隱患.
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
建筑是凝固的藝術,隨著我國國民經濟的高速增長,帶動了建筑業的快速、持續的發展。同時,隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求。房屋建筑結構設計質量的好壞,直接關系到建設使用者的生命與財產安全,高質量的建筑結構設計能夠贏得廣大人民群眾的一致好評,能夠幫助企業樹立良好的社會信譽和品牌形象。因此,房屋建筑的結構設計是至關重要的,設計人員一定要嚴格遵守相關設計規范和標準,堅持正確的設計原則和方法,尤其是對于房屋建筑物的關鍵部位要給予重點關注,確保建筑結構設計工作的水平和質量,為房屋建筑工程項目的順利開展和高質量施工奠定良好的基礎。
1 房屋建筑結構設計原則
房屋建筑結構設計的最根本目標就是要保證房屋建設項目的實用性和安全性,更好的滿足建筑用戶對建筑物的各項需求。如果無法保證建筑的結構設計水平,輕則會影響到建筑物的使用壽命,嚴重的甚至會引發不同程度的建筑安全事故,造成不必要的生命財產損失或經濟糾紛。建筑結構設計人員在實際工作中,一定嚴格遵循以下幾點:
1.1 善于把握建筑結構設計的重點和難點,做到“抓大放小”,增強設計工作的針對性,對于房屋建筑的關鍵部位,如基礎、屋頂、樓梯等,一定要投入充足的時間和精力,確保建筑物關鍵環節的設計質量。
1.2 要通過多項設計舉措,確保房屋建筑結構設計的安全性。安全是建筑結構設計過程中需要考慮的第一要素,只有在設計環節構建多條安全防線,才能更好的保證建筑用戶的人身安全和財產安全。
1.3 房屋結構設計要堅持“打通關節、保持平衡”的原則。這主要是為了使建筑長期處于原始的靜態下,因為當建筑物內部力量不均衡時,建筑物構建之間的靜態平衡也將被打破,這時建筑物的整體結構和穩定性就會發生變化,建筑結構設計人員在設計過程中一定要考慮到這種情況,通過有效的設計措施和方法,避免建筑物構件相聚后導致的靜態失衡。
1.4 房屋建筑結構設計還要堅持“剛柔相濟”的原則,這有助于建筑物綜合職能的實現和發揮。如果房屋建筑結構剛性太強的話,那么變形能力就越差,當一個強大的摧殘力(如地震)在一瞬間襲擊時,房屋建筑需要承受的應力相當的大,首先房屋建筑結構局部破壞,最后整體全部毀滅;而太柔的房屋建筑結構雖然具有很好的形變能力,可以很好地削減外力,但容易造成形變過大而無法使用甚至全體傾覆。對于一個房屋建筑結構體系而言,剛度和柔性要保持適中的比例,這需要具體問題具體分析,需要綜合考慮各種因素,如當地的地質、水文、氣候等因素。
2 房屋建筑結構設計的基本方法
2.1 結構平面圖的設計
設計人員在進行結構平面的設計與制作時,首先要做的就是對房屋建筑的施工環境和地質環境進行考察,增強結構平面圖設計的針對性和合理性。當房屋建筑位于抗震設防烈度在七度以及以上區域時,建筑結構設計人員必須通過計算機的結構軟件進行建模計算。而當抗震設防烈度低于七度時,結構設計人員可以在遵守基本抗震規范的基礎上,不進行建筑截面的抗震驗算。因此,這時建筑設計人員可以不通過計算機結構軟件進行建模計算,而是采取直接設計的方式,這有助于提高房屋建筑結構設計的效率。但是,設計人員必須對房屋建筑結構的局部受壓情況和整體受壓情況進行綜合考慮,確保結構平面圖的設計效果和設計質量。
2.2 樓梯結構設計
房屋建筑設計人員在進行樓梯結構設計時,要注意以下幾個問題:(1)對于樓梯在個別位置上的不適,可以使用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中;(2)樓梯高度的設計必須符合房屋建筑的基本要求,并保持各個樓層在位置上的一致性;(3)要確保建筑樓梯設計的擾度;(4)要避免首段梯板基礎的沉降,必要時可以增加梯梁的設計,提高首段梯板基礎的應力;(5)要重視梁下的凈空要求和樓梯梯板的寬度。
2.3 屋頂結構圖的設計
當房屋建筑的屋頂結構是坡面時,主要使用折板式和梁板式兩種結構處理方法。其中,在房屋建筑的屋脊線和坡度相對簡單、板跨度較小、建筑平面比較規整的情況下,一般使用折板式,相反的情況下一般采用梁板式,兩種結構設計方法都是偏心受拉構件結構,要注意板配筋的處理方式和板厚的設計厚度。同時,為了便于建筑施工人員對結構圖的準確理解,結構設計人員必須要有足夠的結構設計意識和空間概念,對房屋建筑的整體功能和設計需求有一個整體上的把握,注重同建筑施工人員的溝通與協調。例如,在設計梁板的折角時,鋼筋的布置應有大樣示意圖;坡屋面板的平面畫法,應盡量采用大樣詳圖和剖面示意圖相結合 的方式。
2.4 基礎結構設計
作為房屋建筑的基礎,其設計的重要性不言而喻,設計人員在對建筑施工環境進行充分調研、選擇合理結構基礎的同時,還需要做好以下幾點:(1)要根據房屋建筑結構使用壽命和結構耐力的各種要求,選擇合理的混凝土標號;(2)在建筑基礎的配筋設計環節,要合理控制基礎的配筋率;(3)在設計條基交接部位的鋼筋設置時,建筑結構設計工作人員要注重標準圖和詳圖的選用,確保建筑施工人員能夠更好的理解設計意圖;(4)不能反復利用條基交叉處的基底面積,并嚴格控制建筑基礎的寬度,尤其是在房屋局部墻體中有較大荷載時,同樣需要對基礎的寬度進行調整;(5)在對建筑基礎的構造柱進行設計時,要確保其定位的準確性和合理性。
2.5 大樣詳圖的繪制
在對建筑詳圖進行準確繪制的前提下,大樣詳圖的繪制可以以建筑詳圖為參考依據,也可以以前期的詳圖為基礎進行完善。其中,建筑結構設計人員不容忽視的問題是,一定要確保建筑結構在整體和局部上的受力合理性以及建筑施工的方便性,確保后期建筑施工工作的順利開展。同時,對外形尺寸和標高的繪制,也要確保其與建筑專業在協調上的一致性。
2.6 抗震結構設計
對一般多層砌體住宅結構,應優先采用縱橫墻共同承重或橫墻承重的結構體系:縱橫墻的布置要做到均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續。而對應鋼筋砼多、高層結構住宅,則需要注意以下兩點:(1)框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;(2)框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。
3 總結
隨著我國社會經濟的發展,城鎮化戰略的貫徹與實施,房屋建筑建設與結構設計的數量和規模還將進一步擴大,作為決定企業經濟效益和建筑物整體質量的關鍵環節,建筑結構設計人員一定嚴格遵守結構設計的相關原則、法規和標準,堅持正確的建筑設計方法,對于在建筑結構中出現的問題和難點,有及時采取有針對性的整改措施和應對策略,確保房屋建筑工程項目的正常運轉,促進房屋建筑工程經濟效益和社會效益的順利實現。
參考文獻
[1]孫玲玲, 閆金環. 淺談房屋建筑結構設計要點[J]. 科技促進發展(應用版), 2011,(04)