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浅析房建结构设计优化方法及应用

明化程 王莲莲 张小明 蒋震
  
安家(建筑与工程)
2022年28期
1 身份证号 371482198506045116 2 身份证号 371482198506045116 3 身份证号 320421196804034712 4 身份证号 370202199411080016

摘要:改革后,我国的经济水平不断提升,带动了人们生活水平的提高,对生活质量也有了更高的要求,其中,房屋是人们基本需求中的重要组成部分,在人们对房屋需求量增多的同时,对房屋的质量也有了更高的要求。房屋建筑的结构设计对房屋建筑整体的可靠性、安全性及外观等具有较大的影响,为进一步提升建筑企业的市场竞争力,设计者需要对房屋建筑结构进行不断的优化,从而更好地满足房屋住户的需求。

关键词:房屋建筑;结构设计;优化技术

引言

为了提升现代建筑的质量,合理利用空间资源,做好房屋结构设计工作,建筑设计者必须合理运用建筑结构设计优化方法,强化房屋结构的安全性能与稳定性,选择较为合理的变量与目标参数,对不同环节的建筑建造活动进行全面优化,达成节约成本、提升房屋建造质量的基本目标。

1进行房屋建筑结构设计优化的重要性

随着我国建筑业的高速发展,建筑能耗越来越高,建筑行业的发展必须走可持续发展的道路,而这也对房屋建筑结构设计师提出了更高的要求。设计师必须开拓自身眼界,用更宽泛的眼光完成结构优化设计。在完成房屋建筑结构设计后,设计师还要综合考量多方面需求,对结构设计内容进行进一步的修改与完善,从而减少投入成本,同时为后续施工提供便利。此外,我国房屋建筑规模不断增加,现阶段的房屋建筑结构设计应建立在缩减建筑工程造价,凸显房屋建筑后期使用功能的基础上。

2建筑结构设计中技术优化要点分析

2.1建筑整体结构设计技术优化

建筑工程整体结构设计是建筑结构设计工作的核心环节,其设计质量和水平将对建筑工程结构的抗侧能力、抗震能力以及对资源的消耗程度等产生重要的影响,因此,在设计实践中应不断总结实践经验,按照设计规范要求对设计方案进行技术优化。目前,在建筑国内工程整体结构设计中大多采用的是框架结构、短肢剪力墙结构以及框剪结构等结构类型,其中框架结构设计需要采用较大截面的墙柱结构,会影响建筑工程内部空间的利用率。而短肢剪力墙结构对建筑材料的消耗相对较少,且能够有效提高建筑工程整体结构的抗震性能。框剪结构则能够广泛适应多种环境条件下的建筑工程结构设计要求,且其抗侧性能以及抗震性能较为突出。不同的建筑工程结构形式的性能特点存在一定的差异,设计人员应根据建筑工程的具体情况,通过对各项影响因素的综合分析对建筑工程整体结构设计方案进行技术优化,以提高建筑结构的安全性和稳定性,降低工程造价,使建筑工程项目能够实现更大的社会经济效益。

2.2上部结构的优化

大量研究证明,相较于房屋建筑其他部位的结构来说,上部结构更容易被剪切力影响。一旦上部结构遭到剪切力的干扰,房屋建筑的稳定性将大幅下降。基于此,设计人员在进行房屋建筑结构优化设计时,也应提出更具针对性的设计方案,最大限度地保证房屋建筑上部结构的几何中心处于正上方的中心位置,从而为建筑物的安全稳定提供更强有力的保障。首先,房屋建筑结构设计师应优化剪力墙结构的设计。在优化设计过程中,设计人员应重点关注建筑平面形心与结构中心的设计情况,确保二者达成一致。此外,设计人员必须对建筑空间进行科学设计,通过选用合理的计算方式来完成结构计算,确保剪力墙墙体与建筑墙体达成一致。设计工作人员还应对砖混结构进行优化。在该阶段,设计人员应重点关注承重墙设计,聚焦其中的错洞和大洞口现象,避免承重墙出现安全事故。

2.3建筑结构设计方案的优化

在进行房屋建筑结构设计过程中,设计方案的选定至关重要。而在进行方案设计时,房屋建筑结构设计师必须综合考量建筑施工中的多种影响因素,在全面整合内外部因素的同时,对房屋建筑施工中的多种约束条件进行透彻分析,并在此基础上选择最符合房屋建筑施工安全要求、最节省施工成本的设计方案。设计方案的选择应充分应用复合形法、拉格朗日乘数法及 POWELL 等方法。房屋建筑结构设计师还应严格控制原材料质量,保证所有零部件质量过关,充分发挥其功能作用。此外,设计人员还应详细考量建筑结构设计的外部影响因素,将人力、物力、财力等客观因素可能带来的不良影响降到最低,合理控制建筑结构设计优化中可能出现的安全隐患。最后,在进行设计方案编制时,设计人员需要进一步简化内部结构。在通常情况下,房屋建筑内部结构烦琐复杂,而随着建筑承载能力的提升,计算误差很可能会超出规范要求。而计算误差很可能导致工程施工成本的增加,因此,精简内部结构设计方案也是提升整体设计方案优化程度的有效措施。

2.4优化电气系统、排水系统设计

建筑设计者应当提升对电气系统设计优化活动的重视程度,在施工过程中主动使用耐久性较高、容易进行后期维护的材料建造电气管道,选择合理的导向安装方法,在墙体内部与楼板下方安装电气管线。在现代建筑工程建造活动中,部分电气管道必须穿过横梁,因此建筑设计者必须在设计方案中预留多个孔洞,为后续电气系统的施工工作提供便利,让梁体与墙体的宽度保持完全一致,避免电气管线暴露于墙体之外。排水系统是现代建筑中不可或缺的组成部分,建筑设计师必须根据建筑结构的强度、荷载能力、墙体厚度等因素对排水系统中的各类机械设备进行优化配置,科学设计从楼顶到地下室的排水系统,适当地根据住户要求扩大排水管道的尺寸,延长排水管道的长度,加固被排水管道横穿的楼板连接处,以此提升房屋建筑设计优化活动的实际效果。

2.5根据建筑电气系统技术要求优化结构设计

现代建筑中涉及的电气设备较多,电气系统较为复杂,电气管线以及设备安装均对建筑结构设计提出了较高的要求,同时,高层建筑中电梯等系统安装对建筑结构的荷载计算以及空间布局等都会产生较大的影响,因此,需要对建筑结构设计方案进行技术优化,以适应建筑电气系统的实际要求。例如,在建筑结构设计中应优化梁体以及墙体结构厚度,合理预留孔洞位置,以便于后期电气管线的安装。此外,还应根据电梯特点对相关建筑结构进行技术优化设计,以确保电梯运行安全等。

2.6建筑基础结构设计技术优化

建筑基础结构设计对保证建筑结构的安全稳定以及控制工程造价均会产生较大的影响,因此,要对此环节进行技术优化。目前,在建筑工程基础结构设计中,桩基础结构被广泛应用。比较常见的桩基础主要包括预制桩以及灌注桩等类型。其中灌注桩虽然能够较好地满足建筑基础结构承载上部荷载、总重控制以及沉降控制要求,但是,其施工工期相对较长。而预制桩由于可以采用工厂化方式进行批量规模生产加工,所以其施工效率较高,能够有效加快施工进度。设计人员应根据建筑工程的实际情况以及工期要求等优化选择相应的桩基结构。同时,为了适应建筑深基坑的要求,合理控制作用于桩身以及桩端部分的地基土压力,设计人员还应优化设计桩身长度,以降低摩擦阻力,提高桩身结构的稳定性。

结语

综上所述,随着人们生活质量的提升,对房屋建筑结构的设计有了更高的要求,在当前市场环境下,为了进一步提升建筑企业的竞争力,需要在建筑结构设计中合理优化结构设计,从而满足市场及住户的需求,在确保房屋建筑结构整体合理性、安全性与可靠性的基础上,提升房屋建筑结构设计的功能性与美观性,促进建筑行业发展目标的实现。

参考文献

[1]喻东风.探析房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].中国科技投资,2020(10):170-171.

[2]胡欢欢.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].居舍,2020(12):81,104.

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