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建筑结构设计新方法探析

【摘要】近些年,由于经济的发展,人们生活水平的提高,大家对各方面的需求都不断的丰富,对房屋的要求也不断的提高,人们也更加注重居住的舒适性和安全性,因此对建筑结构的设计有比较高的要求,对于内部使用空间、美观程度、居住环境等等方面不断完善的同时还更注重安全第一的要素。基于此,我们要不断的优化建筑结构和设计方法,进而提升建筑工程的整体水平。

【关键词】建筑结构;设计;优化设计

一、前言

随着我国国民经济水平的不断提高,人们对精神及物质方面的追求也越来越高,同时更加注重居住的舒适性和安全性。衣食住行自古就是人类最基本的需求,对于现代人来说,居住问题仍然是人们共同关注的问题。面对建筑需求越来越丰富的市场,如何使我们的建筑结构更加合理、外形更加美观、居住更加舒适、造价更为低廉都是需要我们设计人员去考虑的问题。所以,对新时代的建筑结构设计方案优化要从结构整体的安全性、工程的成本核算、完工后的使用及外观和功能需求等各个方面来考虑。

二、建筑结构设计优化的意义

一个合理的建筑结构设计方案中,除了要满足建筑结构的抗震目的,还要保证建筑工程的稳定性、安全性和经济性,这就需要对结构设计进行合理的调整。而完善的建筑结构设计,可以提升建筑工程整体的刚度,且保持均匀和对称的实际效果,那么在地震的作用下也能够保障建筑结构的安全性和稳定性。比如在对高层建筑工程进行设计时,合理的建筑结构设计可以在保证抗震安全的基础上,对材料成本进行有效控制,能使建筑使用空间更合理,并且降低建筑工程的总造价。因此,对建筑结构设计进行优化有重要的意义。

三、建筑结构优化设计结构化建模的详细步骤

1、目标函数的选择。我们的专业人员在对建筑结构进行设计的优化时,第一步就要根据建筑物的安全标准和建筑参数确定房屋结构的目标函数,然后根据建筑施工现状、材料和工程造价等方面来优化设计方案。在此之后,设计人员需要将重点放在项目成本计划上。通过对项目的最低成本的选择进行分析计算,以满足建筑基础的需要,在科学范围内用最低的成本做最好的建筑。2、变量的选择。合理选择目标函数后,下一步就需要选择建筑物的变量。专业人员分析出可能会影响房屋结构设计的因素,针对这些因素去研究,选择最有影响的变量进行计算和控制,以达到变量选择的目的。3、约束条件的选择。要优化创新建筑结构的可靠性,要准确地确定建筑结构的定量和限制条件内容,并且按照限制条件,把建筑物相关的工程标准做到限制条件之内,这样来最优化房屋的结构设计。例如,必须要根据建筑物结构的实际情况来确定应力、尺寸和结构强度的约束。

四、建筑结构设计优化新方法介绍

建筑结构整体优化和结构细部优化是建筑结构优化设计在两个方面的体现。当对某些结构进行优化设计的时候,就要对结构体系、基础、承重结构系统及结构细部等部分进行优化设计。对这些内容的优化设计涉及到选择、布局、受力分析和成本分析等几个环节,满足使用要求的前提下,最大限度地提高经济效益。并且为了满足建筑结构的长远效益,以减少近期投资为目的,降低建设成本6%~31%。同时优化工艺,通过合理使用不同结构体系和材料,使建筑各单元的内部结构达到最佳状态。1、拓扑优化方法。设计人员在对房屋进行设计优化时,需要准确找到建筑结构理想的分布形式,有效分析建筑物结构的承重等属性,让建筑物结构总重量减小,这就是拓扑优化方法。在使用此方法时,设计人员一定要对此方法的优点有充分的认识,把此方案科学合理的应用到建筑物结构的设计中去,让建筑物的结构更加科学合理。2、外形优化方法。在形状优化方法中,设计者可以根据截面优化方法对建筑物的结构和内部形状进行进一步的调整和完善。并且需要设计者对我国现行的建筑物结构设计规范和标准进行准确掌握,达到让所设计的建筑物符合国家现行相关标准。杆系结构和连续性结构就是外形优化的方法。3、截面优化方法。细节决定成败,通常建筑物的可靠性和安全性能最好的体现就是其结构的细节。面对这类问题时,设计者在处理建筑物截面时除了要考虑配合建筑的使用性,还要考虑建筑物截面结构的安全可靠性,对此进行科学的计算,同时对稳定性和美观度进行一定提升。如何对建筑物截面进行优化设计呢?我们的设计者要先计算设计变量的应力特点和位移情况,再用相关结构计算软件进行再计算,最后验算和统计得出最后的数据,根据这个数据来确定调整范围,然后再进行下一步的优化设计。4、概念设计与细部结构设计优化相结合。在数据不是很详实充分的时候,设计的优化也可以通过概念设计来进行优化。比如:在对建筑物的抗风能力进行设计时,此因素的数据不是特别确定,其方法就无法找到。这个时候,我们就可以使用概念设计,把那些数据当作辅助,在设计中合理结合其他优化设计的方法,让设计达到最好的效果。5、建筑物下部基础结构的优化设计设计者在建筑物底部地基基础结构的优化时,在方案选择上一定要选择最合理的。比如,在选择桩基时,要以实际的现场和施工情况为基础,尽可能的节省成本,对灌注桩长度的科学选择以桩端持力层的厚度为依据,而且要把多种方案进行详尽对比,选择最佳方案。

五、结束语

总而言之,在建筑结构设计中,其结构设计的优化方法应用已经特别广泛,对建筑物整体的结构安全性、可靠性和美观性等都有很大意义,而且还可以节省造价,非常有推广价值。而且,我们以后对建筑结构优化方法的研究一定要更加的重视,随时掌握国际上的新动态和新知识来应用于我们的建筑设计之中,不断的把这些概念性的方法应用于实际的建筑设计当中去,更多的了解二者之间的具体应用,让我们的建筑结构设计更加的科学,更加的合理,争取达到国际的先进水平。

作者:冯超 单位:中旭建筑设计有限责任公司

参考文献

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[3]刘晓峰,程耿东.基于自动分组遗传算法的建筑结构体系与构件尺寸协同优化设计[J].计算力学学报,2014(02):

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