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绿色建筑结构优化设计分析

2016/05/03 阅读:

【摘要】

随着现代社会经济与科技快速发展,建筑行业也得到快速发展,越来越多的新型建筑工程理念与建筑形式不断出现,绿色建筑就是其中一种。绿色建筑不但具备一般建筑功能,同时能够最大程度节约能源与资源,符合当前社会发展需求。当前绿色建筑发展虽然取得一定成绩,但在建筑结构设计方面仍有不足之处存在,影响绿色建筑真正使用,因此应当对建筑结构进行优化设计。本文就绿色建筑结构优化设计进行简单分析。

【关键词】

绿色建筑;结构;优化设计

对于建筑工程而言,建筑结构设计是建筑工程质量以及建筑使用得以保证的基础,在建筑工程发展过程中有着十分重要作用。近几年来,绿色建筑工程得到很好发展,满足当前社会以及人们需求,在绿色建筑工程发展过程中,建筑结构设计是十分重要部分,为能够使绿色建筑工程得到更好使用,应当在建筑结构设计中进行优化,从而使建筑结构设计更加科学合理。下面就从绿色建筑结构优化设计所存在问题与绿色建筑结构优化有效方案两个方面进行分析。

一、绿色建筑结构优化设计所存在问题

相比于国外情况,对于结构优化设计理念而言,我国在实际应用方面与理论相比存在很大差距,在工程实践方面仍然不是十分普遍,缺乏实践检验。下面就各个方面所存在问题进行简单分析。

1.1基础结构优化设计中所存在问题第一,对于建筑结构设计中所存在的地基基础沉降不均问题,其上部结构刚度较大虽然能够在一定程度上使建筑物不均匀沉降减少,使筏板受力状态得到改善,但是从当前情况而言,在对上部结构进行设计过程中,对于所存在次应力在上部结构中所产生影响,仍然无法进行完善解决。比如,在对桩基础进行设计过程中,若布桩过程中依据竖向荷载作用,对于在弯矩作用之下承台底部边桩所需反力验算便无法考虑到。第二,未充分利用地下空间。在对地基基础进行设计过程中,未能够与岩土工程地质实际情况,地下室及人防设置以及地基基础选型等方面因素进行完全结合,从而导致地下空间未得到充分利用。第三,在优选地基基础方案时,未能够全面考虑沉降缝设置以及地下空间利用与埋深等多个因素。第四,在地基基础优化设计方面缺乏相关论证报告。在大部分工程中,均未能够依据实际场地情况进行适当设计,并且对于项目中可选择各种地基基础方案未能够进行比较选择以及定性论证。

1.2结构体系优化设计方面问题第一,在混凝土结构中有水泥及砂石大量浪费现象存在,同时在建筑布局方面受到一定限制,工业化水平比较低,这些都是其所存在缺点。混凝土所具备的抗拉强度比较低,有些结构中选择钢筋混凝土楼板,很容易有裂缝现象出现,另外混凝土结构与钢结构与木结构相比较而言,其自重比较大,在室外进行施工时会受到季节以及气候影响,新混凝土与旧混凝土之间连接比较困难,从而在补强修复方面增加困难。第二,对于砌体结构体系而言,有些农村建筑将楼板随意增厚,对圈梁以及构造柱大量设置,在混凝土中不计成本放入钢筋,另外在砌筑房屋过程中混合使用多种材料,导致房屋刚度在竖向及横向分布上存在严重不均匀情况,缺乏均衡建筑质量分布,从而导致建筑抗震隐患增加。另外,在使用材料方面缺乏连续性,所造成结果就是无法保证建筑整体性。在配筋混凝土砌块砌体剪力墙中过多配置水平方向钢筋,并不能使墙体抗剪能力得到明显提高,导致材料不必要浪费。第三,我国自主所研发轻钢结构设计软件与国外一些软件相比较而言存在一定差距,国外软件为一体化软件,集合结构分析、结构优化以及工程职能等功能。另外,在底层住宅中,还无完整结构体系形成,主要包括成套扣配件、结构形式固定以及与其相配材料。

1.3结构构件优化设计中问题第一,在建筑结构设计过程中,由于存在各个构件不合理设计造成其缺乏较高抗力,主要包括钢筋及混凝土强度,混凝土保护层厚度,构件高度以及宽度,箍筋间距等方面,从而对建筑抗震性能以及其抗震合理性产生影响。第二,在建筑结构设计中大量使用一些装饰性构件,将其当作构成要素,而这些构件通常不具备导光、导风、遮阳以及载物与辅助绿化等方面作用,在施工过程中,对于工业化生产预制构件较少使用,导致相关工程造价比较高。第三,就节材优化方面对结构构件进行论证时,并且综合考虑建筑功能、荷载大小以及柱网跨度等方面因素,从而对结构整体优化效果产生影响。

二、绿色建筑结构优化有效方案

第一,对绿色建筑进行整体性以及局部性优化。在优化设计建筑结构时,应当相应优化每个下属系统。在选择地基基础方面,应当对天然地基,复合地基以及桩基础等相关地基基础方案实行比较选择,并且进行定性论证。在选择结构体系方面,应当在建筑高度、层数、柱网大小以及平立面与荷载等方面作为入手点,从而进行比较选择。对于其复杂性而言,主要包括建筑材料以及建筑结构构件选择,在对材料进行选择时,可对本地生产建筑材料优先选择,选择预拌混凝土作为建筑砂浆,在选择构件时,可对工业化生产预制构件进行选择。因此在结构优化方面应当由整体方面入手,从而使整体优化设计得以真正实现。第二,绿色建筑结构阶段性优化设计及寿命优化设计。依据地域环境不同,在建筑工程使用期限之内,在每一阶段实行相关方案优化。在每个阶段对建筑工程特点进行考察,依据其实际结果确定优化方案,进而科学优化工程整体寿命。第三,保持绿色建筑优化与结构优化协调。对于结构设计而言,应当保证建筑整体结构紧密配合整体平面,这样一来能够使建筑美观以及结构合理效果得到实现。对于建筑造型而言,应当保持简约,并且所存在装饰性构件比较少,对于单纯追求标志性效果而设立异型构件,尽可能不要设计。对于整体结构而言,应当使重心、刚心以及质心这三者保证正确交叠,避免出现扭转情况。第四,科学优化主体上部机构。在对建筑上部结构进行优化设计过程中,应当将相关模型建立起来,并且应当实行系统优化。对于整个过程而言,首先应当对剪力墙进行合理设置,使剪力墙的整体质量保证比较均匀,这样一来能够使楼层之中平面刚度中心点与楼层整体结构重心相重合,从而使地震或者风力对建筑所造成破坏性减少,使建筑整体质量得到有效保证。

三、结语

在当前社会快速发展的同时,社会资源与能源也越来越少,节约资源与能源也就越来越重要,在这种形势下,建筑工程中的绿色建筑开始出现,并且得到较好发展。绿色建筑不但能够保证常规建筑使用功能,同时能够达到资源节约目的。在绿色建筑工程结构设计过程中,为能够保证其更好实现绿色化建筑,应当对建筑结构进行优化设计,从而使绿色建筑结构设计能够与绿色化要求更加相符,使建筑结构更加科学合理,从而使绿色建筑工程能够得到更好使用,促进建筑行业发展。

参考文献

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[2]黄燕松,杨绮文.绿色建筑结构设计探析——围绕结构选型、结构设计、绿色建材分析[J].科技与企业,2014(4)

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[4]徐峰.房屋建筑结构设计中建筑结构优化设计方法的应用探讨[J].门窗,2015(3)

[5]马峦.结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用,2014(5)

作者:李晋杰 单位:河北建筑设计研究院有限责任公司上海分公司

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