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结构设计优化技术在房建结构中的实践探讨
摘要:结构设计优化技术在房建结构中应用非常关键,能够提升房建结构稳定性以及后期的施工质量。在结构设计优化技术应用过程中,应该遵循安全性原则以及合理性原则,才能够确保结构设计优化合理。本文笔者针对结构设计优化技术在房建结构中应用进行分析研究,文章中简要阐述结构设计优化技术,同时对其实践应用要点进行总结, 同时也以具体工程案例总结XX建筑工程的结构设计优化技术应用。
关键字;结构设计;技术;房建结构;实践应用
房屋建筑工程设计阶段,应用结构设计优化技术,是针对结构部分问题进行解决,同时也可以使房屋建筑工程更符合实际情况。工程项目结构设计对于整个项目的顺利实施有重要意义,而在基础方案设计完成后,还需要做好设计优化工作,以防止初期设计中存在建筑偏差问题。结构设计优化技术,就是针对设计方案进行问题寻找,也完成问题解决。通过房屋建筑结构优化,能够降低工程造价总成本,同时也可以实现建筑结构质量提升。所以,在下当前房屋建筑工程设计阶段,应用结构设计优化技术非常关键。
1.结构设计优化技术
结构设计优化技术是现代建筑工程设计阶段的关键技术,对于建筑工程的结构优化以及结构应用合理性提升有非常重要的意义。建筑项目结构设计优化是指在现有的工程其他环境下,按某种目标(如重量最轻、成本最低、刚度最大等)求出最好的设计方案,曾称为结构最佳设计或结构最优设计,相对于“结构分析”而言,又称“结构综合”;如以结构的重量最小为目标,则称为最小重量设计。
结构设计优化技术应用主要是针对建筑工程的实际工程情况进行参数优化以及方案优化,确保工程施工质量。通过结构设计优化,能够解决初期方案的问题,同时也能够实现工程成本的降低。如,在建筑工程施工中,通过钢筋结构优化、能够减少钢材料的使用数量,而使用数量的降低,就能够实现工程成本的有效节约。
2.结构设计优化技术的应用要点
在建筑工程设计阶段,设计标准应用不合理、设计考虑不全面等问题都会对工程设计造成一定的影响。所以,在建筑工程设计过程中,应该做好后续的优化工作,通过结构设计优化,完成方案制定和对比,从而实现建筑工程的有效管控。而在现代建筑结构设计优化过程中,还应该注重把控结构设计优化要点,通过结构设计优化要点的合理把控,确保优化设计符合标准,也能够确保设计后的方案能够实现建筑工程成本降低。
①在进行建筑工程优化设计时,需要做好相关资料的收集,同时也要在基础工程标准以及工程需求的情况下进行设计。所以在结构设计优化中,应该完成基础资料的采集,完成结构设计优化问题分析,并通过优化设计解决问题。在基础资料收集过程中,主要包括层建筑设计需求、现场设计情况、建筑主体安全性要求等资料进行收集,并且做好资料分析汇总,完成后续的优化设计工作。
②在进行建筑工程结构优化设计中,更应该组建优秀的设计团队。设计工作是一项复杂的工作,包括图纸绘制、数据计算、模型分析等多项工作内容,需要专业的设计人员进行优化设计。所以,在工程优化设计中,更应该组建专业的设计团队。选拔优秀的设计人员。要求设计人员必须具备结构设计优化工作经验,必须具备专业的建筑结构设计优化素养,同时也能够完成建筑工程结构优化设计质量,确保建筑工程结构设计更加合理,也可以在最大程度上提升结构设计效果。
③完成结构设计内容要点把控、在进行具体的结构设计优化中,还需要针对各方面的结构设计优化进行分析,确保结构设计优化更加合理,也能够提升结构设计优化效果。A完成抗震性能结构设计优化。建筑抗震性能是建筑物结构的基础性能,要求在结构设计优化中,完成建筑抗震性能分析,并且针对抗震性能进行综合优化分析管控,确保抗震性能的设计应用更加积极合理。B完成主体结构参数优化,包括结构重量、结构总体荷载参数等优化设计,使结构设计更能够满足设计要求。
3.结构设计优化技术在建筑工程中应用—以XX建筑工程为例
3.1工程案例分析
本工程为XX建筑工程,该建筑工程为高层建筑,设计建筑高度为90米、建筑总层数为26层、设计了地下负一层建筑结构,并且在建筑施工中,更需要完成对总体结构的设计应用,确保结构设计合理。在本次结构设计优化过程中,主要完成了建筑结构参数优化设计、平面布置优化设计等相关内容。并针对设计后的方案进行了对比,以下是具体的结构设计优化内容。
(1)完成结构参数优化
在进行结构优化过程中,完成结构参数优化非常关键,能够最大程度上提升结构设计效果。所以,在进行结构设计过程中,更应该落实好各项结构设计管控工作,提升结构设计质量。并且进行结构的综合设计中,主要针对其结构参数进行分析。本工程进行结构设计过程中,主要针对抗震性能进行了分析,并且完成了多项结构设计参数优化,以下是对本次结构优化设计中,结构参数优化的设计分析。
①XX建筑工程结构设计优化过程中,针对整体抗震性能进行优化设计。其中设计建筑物的抗震设防烈度性能为7度、设计地震分组为三组、设计主体框架的抗震墙体等级为3级。并且在进行主体参数结构的优化分析中,针对地震的总体设计效果进行分析,要求在实际的结构设计中。地震加速度设计为0.12g,结构阻尼比为6%、罕遇地震影响系数0.6、多遇地震影响系数为0.09。通过对抗震性能的结构优化,提升了房屋的整体抗震能力,最大程度上提升了抗震质量。
②XX建筑工程结构设计中,针对主体结构参数进行设计。从安全性角度考虑完成了结构设计优化。如,在本次结构设计优化中,将建筑安全等级提升为4级,设计建筑物总体使用寿命为50年、并且在建筑结构设计中,基础等级设计为甲级、砌体施工质量控制等级B级、基本风压0.9KN/㎡。
③本次建筑工程结构设计中,设计总体结构都采用混凝土建筑结构进行施工,在其结构设计施工中,要求总体结构为混凝土剪力墙结构。其中三层楼板的混合设计混凝土强度为C40等级、四层楼板以上混凝土强度为C40等级。同时在具体的结构设计中,设计钢筋材料的质量为Q235质量标准,符合钢筋材料结构设计标准,才能够确保结构基础施工符合工程标准[1]。
(2)对结构的总体平面进行优化设计
在XX建筑结构施工过程中,还针对平面布置进行优化。结构平面布置也是建筑工程设计的重要环节,对于建筑工程的结构设计有非常重要的意义,能够最大程度上提升结构设计质量。并且在建筑工程的结构设计中,更应该符合实际的结构设计标准,确保结构设计应用更加合理。在实际的结构设计中,更应该落实好各项结构设计管控工作。以下是对本次工程对结构平面布置设计优化分析。
①针对结构第一层进行优化设计。要求结构设计中,X轴设计为20.3m、Y轴设计为53.7m。通过X轴和Y轴的结构优化布置,能够实现工程第一层平面设计优化,提升设计质量[2]。
②针对结构第二层到二十三层设计进行综合优化。层质心X轴设计19.1m、Y轴设计39.9m。其X轴刚重比为3.12,而Y轴刚重比为2.83。通过优化设计,实现了第二层到二十三层的平面布置合理。
(3)技术方案对比
针对XX建筑工程的结构参数以及平面布置技术进行综合优化,为了确保本次结构设计优化技术实践应用有效,XX建筑工程设计团队,针对设计优化前后的技术方案进行了施工对比。以下表1和表2分别为两项方案设计完成之后的设计方案各项因素计算对比。通过表1和表2的数据对比可以发现,在XX建筑工程结构设计优化后,结构偏心、刚重比、抗剪承载力、扭转位移比等参数都得到了优化,与优化之前的方案相比有所提升[3]。另外,在本次技术方案对比中,还针对方案改造前后的成本进行了对比。XX建筑工程结构初始方案设计中其混凝土材料总用量达到22755m³、钢材总用量达到260589kg、通过结构平面优化设计,有效的解决了初始方案材料应用较多的问题。在后期的方案设计优化中,为了确保施工成本降低,本次方案针对施工成本进行了核算对比,在结构优化后,其混凝土总用量达到21054 m³、而钢材总用量设计达到210833kg、与初始方案相比,优化后结构方案的工程材料用量明显减少,在工程优化之后,混凝土材料以及钢筋材料都有所成本、通过计算发现,结构优化后成本降低综合达到10余万元,所以优化后的工程成本有所减少,也是结构优化的一种体现。
结束语
建筑结构设计优化技术在建筑工程结构设计中应用,有利于建筑工程结构设计效果提升。在其结构设计中,应该注重按照结构设计需求,完成结构的综合优化设计,确保结构设计更加合理,也可以提升结构设计质量。
参考文献
[1]师泽林. 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J]. 建筑发展, 2020, 4(10):1-2.
[2]王国强. 探析房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J]. 砖瓦世界, 2020, 000(002):19-19
[3]王翔. 房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J]. 门窗, 2020(14):2-2

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