[摘要] 建筑结构设计优化是一个复杂而系统的环节,通常被纳入综合决策的部分。在实际优化环节,设计师既要考虑建筑的实用性和安全性,又要考虑其经济性。接下来探析下建筑结构优化设计新方法。
1 建筑结构设计优化的意义
如果设计方案中有不利于建筑结构抗震的因素,则对其进行调整, 无法调整时,则应放弃该方案。在建筑结构设计优化的帮助下,建筑在整体刚度方面应该达到均匀、对称的效果,如此一来,便有效保证了建筑结构在地震作用下的安全性。此外,在实际设计环节还应综合其他优化方式的应用,以提高建筑的抗震能力,如延性设计(延性设计能够很好地保护地震中的建筑免受脆性破坏)和多道设防的设计方法(多道设防是指当发生剧烈地震时,“牺牲”部分次要结构去吸收地震能量,以降低地震对建筑主体结构的破坏效果。
1.1 能够降低建筑总造价
由于在建筑工程结构优化设计的过程中,按照现阶段的社会建筑 行业发展趋势进行分析,高层住宅与高层建筑在进行施工的过程中,建筑结构的层数越多,其建筑总面积也会逐步增加,与此同时,单位建筑面积占用的土地面积也会进一步的减小,为了在这样的前提下进行用地的节省,在建筑结构设计方面就会采取将建筑房顶进行进一步的设计规划,以保证该项工程的成本下降。
1.2提高建筑结构经济性
在建筑结构设计的过程中,由于需要凸显出该建筑的经济效果,建 筑墙体面积与柱体面积会按照建筑物自身的层高进行荷载的增加,水卫、电气的管线也会加长;相反降低层高,可节省。同时随着建筑总高度的减小,建筑之间的距离也会减小,节约了用地。建筑面积相同,建筑使用不同的平面形状时,它的外墙周长也会变化,当选择圆形或是越接近于方形时,外墙周长系数就越小,基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少,同时其受力也会提高,增强了建筑的经济性能。与传统的结构设计相比,采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。
2 建筑结构优化设计的具体步骤
对于建筑结构优化设计的具体步骤来说,可以分成以下几方面进行分析。
2.1 房屋结构设计的目标函数选择
在建筑工程设计人员对建筑工程进行设计的过程中,首先应该按照建筑结构的目标函数进行进一步的规划与完善,采取相关的合理方法对建筑所能达到的安全标准内容进行面积参数的审核与确定,将这些条件进行明确的前提下,在按照建筑工程的材料情况进行进一步的计算与规划,保证最终的计算过程能够符合相关的建筑结构优化设计要求。设计人员在对其进行建筑结构优化设计的过程中,应该将建筑工程工程造价模式进行进一步的分析与选择,尽可能的将最低的设计优化内容进行部署,以这种方式实现建筑结构工程总造价的降低目标。
2.2 建筑结构设计的变量选择
在建筑工程设计阶段,针对变量的选择也是十分关键的一项内容,设计人员在对目标函数进行选择之后,应该按照建筑工程自身的结构形式进行变量的选择,这种变量的选择就是将设计人员对可能影响建筑结构设计的因素进行控制与分析的过程,在该过程中,选择因素中影响比较大的一项变量,并对其进行控制与计算,以这种方式将建筑结构的优化过程得以全面性的展现。
2.3 建筑结构的设计约束条件选择
针对建筑工程结构的设计约束条件选择内容来说,该项内容就是 指在建筑工程施工阶段所出现的实践工作问题,通过在建筑结构可靠性的优化与创新过程中对建筑进行定量与约束内容的判断,让相关的约束条件能够全面符合与建筑结构的施工标准内容中,以保证实现优化的房屋建筑结构设计整体要求。比如,在建筑工程设计人员在进行设计的过程中,对于建筑的应力、建筑的尺寸大小以及建筑结构的强度都应该进行约束条件的审定,以此才能正确的判定建筑结构的实际施工状况,将设计的优化内容得以最大程度的展现与落实。
3 建筑结构设计优化与创新的具体措施
对于建筑结构设计优化与创新的具体措施来说,可以分成以下几方面进行分析。
3.1 采用外形优化的措施
在建筑工程施工阶段,将建筑结构进行优化是我国现阶段建筑行业发展十分关键的一项研究内容,我国的建筑行业结构设计需要相对应的优化与创新内容,设计人员在对建筑物进行优化设计的过程中,应该将实践的工作经验进行进一步的渗透,比如采用外形优化的模式,在建筑物原有的建筑截面上进行优化方法的融合,对建筑结构的框架类型与内部结构进行分析与调整,进一步提升建筑结构的设计创新能力。
3.2 采用截面优化的措施
由于建筑结构应该具备建筑整体可靠性与安全性的双重标准,设计人员在对建筑物的截面情况进行处理的过程中,应该将安全与可靠的要求进行进一步的展现,以此来提升建筑物截面整体的美观性与稳定性,使得建筑物能够在结构优化的基础上还展现出自身的美观特性。
3.3 采用拓扑优化的措施
按照现阶段我国建筑行业结构优化设计中出现的问题来说,设计人员可以采用拓扑优化的模式对现阶段存在的问题进行优化升级,利用建筑结构的刚度以及理想分布状况对建筑的整体结构质量进行进一步的提升。设计人员在对建筑进行优化设计的过程中,应该将建筑结构的刚度以及其他属性进行进一步的分析,以保证最终的结构优化方案能够为建筑的整体性完善做出必要的保证,更好的提升建筑结构的经济效益以及美观要求。
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