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房屋建筑结构优化设计探究

2019/09/20 阅读:

摘要:城市化进程的不断加快,使得我国房屋建筑越来越多,而人们生活质量的提升,使得其对于房屋建筑的要求也不断提高,因此要加强房屋建筑的优化设计,以提高人们居住的舒适性、安全性、稳定性。文章主要就房屋结构设计的基本原则和要点进行了论述。

关键词:房屋结构;建筑结构;优化设计

1房屋结构设计的基本原则

在具体的房屋结构设计中要遵循以下几个原则:首先,构件设计“抓大放小”的原则。建筑结构设计中以“强柱弱梁”、“强剪弱弯”为核心原则,虽然建筑结构体系中包含多种构件,但不同构件所承受荷载的重要性存在差异,结构设计中要充分考虑外力突然袭击的情况,结构在遇到外力袭击时,各构件之间虽然是协力抵御的关系,但仍然要维护最关键构件结构的完整性,按照结构的重要性进行排序,明确不同构件功能的主次,“抓大放小”以降低损失。其次,要保证安全体系的有效性。房屋建筑结构的安全体系是保证整个建筑整体功能的最后一道防线,因此结构设计要通过层层设防提高建筑整体的安全性。比如应用多肢墙取代单片墙,或用框架剪力墙取代纯框架结构等等。最后,建筑结构体系要遵循刚柔并济的原则。结构硬度越大,其变形能力就会越差,在受到大型破坏力作用后,房屋结构的局部位置结构会先受到损伤,最后整体结构受到破坏;而建筑体具有相当大的柔软性,虽然可以消除一部分外力,但也无形中增加了建筑物的形变量,因此房屋结构体系的设计要遵循“刚柔并济”的原则,以保证建筑结构的稳定性。

2房屋建筑结构的设计要点

房屋建筑结构的设计要点包括以下几个方面:

2.1确定合理的优化参数

首先要选择合理的设计变量参数,包括可能会对建筑结构产生影响的目标控制参数、约束控制参数等等,将其作为设计变量进行综合优化;还要考虑其它对建筑结构设计影响较小的参数,这类变量参数可能会对局部设计产生影响,设计过程中可通过预定参数来表示,以减少设计工作量及编程工作量,提高设计工作效率及工作质量。其次,确定目标函数。优化建筑结构充计前要由多个建筑设计方案中选择一个合理的截面尺寸设计方案,计算失效概率,最终确定出性能最佳、成本最低的设计方案。最后,确定约束条件。房屋结构优化设计要以结构的稳定性、牢固性为基础,因此精确的约束条件是优化设计的重要步骤。约束条件包括应力约束、强度约束、结构尺寸约束、结构体系约束等,综合的考虑所有约束条件,并将其与实际情况做比较,优化设计方案,使得所结构设计方案可满足所有约束条件。

2.2合理优化建筑主体结构设计

建筑主体包括剪力墙、剪力墙的暗柱、砌体结构、基础结构等几个方面。首先,剪力墙设计是整个建筑工程结构优化设计的前提,只有保证剪务墙的整体质量才能保证房屋结构的稳定性,避免各类外力侵害房屋时破坏剪力墙结构,并保证施工人员的人身安全。剪力墙结构中还包括暗柱部分,且暗柱是剪力墙结构的主要组成部分,因此要合理设置暗柱,以保证剪力墙结构的综合稳定性,避免房屋建筑整体抗压性能受到威胁。其次,砌体结构。砌体结构的布置方式复杂多变,其主要作用是抵抗侧向位移及承重,因此要对砌体的平立面结构进行优化,保证建筑具有规则的外形,抗侧力构件平面可按规则对称布置,沿竖向均匀改变侧向刚度;还要注意优化门窗的开口尺寸,以提高建筑结构的稳固性。最后,基础结构优化。房屋建筑结构地基基础部分是影响建筑高度及建筑安全性的决定性因素,因此要优化基础设计,对比多个方案确定最佳的基础形式及设计方案。设计桩基础时要充分勘察施工现场的地质情况及水文情况,通过计算确定合理的基础埋深及选型,确定合适的桩基类型。

2.3给排水结构的优化设计

建筑结构的给排水房间通常存在较多的机械处理设备,针对这部分结构的设计要求其荷载强度更高,因此要尽量将水泵设置于地下室内。给排水房中包含了种类繁多的各种管道,要根据工程实际情况确定合理的预留孔尺寸,针对穿孔位置要做好加固处理。如管道系统需要穿过承重墙,则要根据模型计算评估穿墙管道是否会破坏结构的承载力,视情况对承重墙进行加固处理,以保证建筑结构与管道系统的协调性。设计过程中为提高施工的便利性,要尽量避免管道绕柱的情况,还要有效的降低水平方向的管线贯穿柱、梁体结构部分出现变形的概率。优化设计过程中可应用BIM软件中的管道碰撞检测功能,利用软件进行管道碰撞检测,以提高建筑结构设计的合理性,提高工程建设质量。

3结语

总之,建筑结构的优化设计是保证房屋建筑结构舒适度、安全性及经济性的重要措施,设计人员首先要做好前期规划工作,之后对建筑主体、排水系统等进行全面优化,之后再优化建筑结构设计模型,将安全工作妥善落实到位,从而最大限度提升房屋建筑结构的经济水平、安全水平,为住户提供一个健康、优质的居住环境,促进我国房屋建筑设计行业的可持续稳定发展。

参考文献

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[5]苏跃鹏.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用分析[J].城市建设理论研究:电子版,2015(10):124-124.

作者:孟睿君 李叶 单位:郑州工业应用技术学院

房屋建筑结构优化设计探究

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