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建筑专业优化设计赏析八篇

发布时间:2023-07-27 16:13:56

序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的建筑专业优化设计样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。

建筑专业优化设计

第1篇

【关键词】建筑结构 结构设计 优化技术

前言

在房屋建造的过程中,建造结构成本的花费占了一个比较大的比例,通过结构设计的优化技术可以很有效的解决建筑成本造价方面的压力。因此,从事结构设计的工作人员应当充分考虑房屋建造过程中地合理性、经济性和适用性,从而在满足建造要求的前提下降低房屋建造工程的总体造价。

1、房屋结构设计优化技术的现实价值及应用

1.1房屋结构设计优化技术的现实价值

在进行房屋结构设计时,首先要做的就是要满足房屋结构效益的长远化,在这个基础上,尽量使房屋在投资上降低,结构上科学合理。与传统的房屋结构设计理念相比,现代房屋结构设计优化技术在房屋结构建造中的应用,能够有效的降低工程成本,大约可以维持在10%――35%之间。结构设计优化技术的运用,能够将建材的利用率和性能发挥到最大值,使房屋内部的各个空间之间形成协调的整体,并符合我国相关的安全质量规定。此外,房屋结构设计优化技术的运用还能够对房屋的最初设计提供帮助,因此,优化技术对房屋整体设计的安全、合理、舒适起着重要的作用。

1.2房屋结构设计技术方案和理论的应用

房屋结构设计方案和理论在现实中的应用主要表现在两个方面,即房屋总体工程结构设计的优化和房屋各个组成部分的设计优化。在这其中,房屋各个组成部分的设计优化包括很多方面,如:相关细节结构部分的优化设计、相关基础结构方面的优化设计、房屋屋顶方面的设计优化等,对于这些方面的设计优化还包含很多更加细化的设计,如布置、选型、造价、受力等方面的设计优化。相关的设计工作者应该在满足房屋建造的相关规定前提下,而后充分考虑造价方面的因素进行相关的结构设计优化。

2.建筑结构设计优化方法

2.1结构设计优化方法的应用

结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容,并应在满足设计规范和使用要求的前提下,结合具体工程的实际情况,围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。

2.2结构设计优化方法的实践价值

在满足建筑结构长远效益的前提下,应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比,采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%~30%。优化技术的实现,可以最合理的利用材料的性能,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,并具有建筑规范所规定的安全度。同时,它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策,优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。

3.房屋建筑结构优化设计

3.1结构设计优化技术的原则

结构设计优化要求我们从工程的设计和价值角度去思考方案。结构设计优化是追求最合理地利用材料的性能,使各构件或各设计专业得到最好的协调。它不仅具备了传统设计方案所要求的规范以及规范所要求的安全度,而且也具备了现今价值学和审美学的成分。结构设计优化是对结构设计进行深化、调整、改善与提高,也就是对结构进行高质量再加工的过程。结构设计优化不是以牺牲结构安全度与抗震性能为代价,而是经过结构设计优化的过程,使建筑功能更协调,成本更低,结构更安全。

3.2实施结构设计优化技术所遵循的要点

(1)科学地遵循结构设计规范

建筑结构设计工作要求结构设计工程师们不仅要具备丰富的设计经验,也要对结构规范的条文熟知,即在结构设计规范的要求下,将自身的结构设计方案贯穿于项目设计中。规范更多的是针对量大面广的工程,因而某些条文的规定会偏于保守;此外,用于一些特殊、复杂工程的设计时,有些条文则不够安全。所以,结构工程师在设计中应运用良好的专业知识与正确的判断力把握设计,做到设计成果不断优化与创新。

(2)结构工程师前期参与和主动参与的重要性

强调结构工程前期参与和主动参与是实施结构优化技术的重中之重。在实际施工期间,建筑师很难对结构体系的受力做到正确的分析,既建筑师的结构思想不能完全替代结构工程师的设计理念、经验和判断,也无法弥补结构与建筑专业技术共识的空白与隔阂。既具有扎实的结构设计理论功底,又具有丰富工程实践经验的结构工程师,积极主动地参与前期方案设计,帮助建筑师构思与创新,才能创作出优秀的设计作品,更好使整个建筑的功能得到彻底的体现。

(3)加强各专业之间的协调与合作

结构优化是一个系统的工作,需其它专业的协调与配合。从建筑学发展角度分析,现代建筑是建筑、结构、设备三大要素构成的综合产品,所以在实施中要强化分工与合作,强化专业之间的协调与合作,这样才能创作出各构成要素有机结合的完美作品。在整个项目开展中,建筑设计与结构设计是整个设计过程中最重要的两个环节,二者的结合不仅能够达到实用美观大方的效果,而且可以使结构受力更趋于合理进而降低成本和简化施工。在建筑设计中,许多建筑设计人员只强调方案创作的新奇,不遵循建筑的基本力学规律,这样的方案往往会造成结构设计困难。还有一些建筑师在设计过程中往往忽视力学的基本规律,如将抗震设防区的高层建筑电梯或楼梯偏置在建筑一侧,使得刚度中心与质量中心之间的偏心距过大,在水平荷载作用下产生大的扭转效应。从以上的例子可以分析出,加强专业的合作与协调是实现结构合理、成本降低的重要途径。

4.总结语

综上所述,可以说对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的研究是一项非常复杂的综合性问题。我前边曾提到“经济、适用、合理”是房屋设计优化的原则,但是这三种效果之间又相互独立、相互矛盾。所以尽管在结构优化技术已经广泛应用的今天,如何使这三种因素更好的融合仍然需要我们在以后的应用实践中多探索、多积累,达到一种用最低造价实现最佳效益,既美观又合理的设计效果。

参考文献:

[1]范小平.高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J].福建建材.2008.

第2篇

关键词:建筑结构;优化设计;探讨;措施

对建筑工程进行优化设计一直是建筑师们共同的目标,任何一幢建筑的结构设计方案提出之后,从结构选型和构件布置开始就已经存在是否优化的问题,再加上随后的每一个设计程序也都需要结构工程师去进行精心思考、准确计算和合理选用建筑材料等全过程的优化设计,才能最终产生优化的结构。结构优化设计不应仅仅在结构本身,而是应包括建筑的各方面,比如,提高建筑空间利用率、增加建筑投入使用后的舒适度和提高建筑的经济效益等。为此,科学地确定建筑结构优化设计几项基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计,是非常重要的。

一、建筑结构优化设计的必要性

为了达到结构优化设计的目的,工程设计人员必须在保证结构安全的前提下,通过对建筑结构的理性分析,采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计,使得能有效地控制工程造价,满足投资方的经济要求。通过以往的优化设计经验来看,相比于传统的设计方法,优化设计通常可以达到降低工程造价的目的。但是在实际的工程设计中,很多因素都制约了优化设计的开展和实施。比如,工程的设计进度的要求,使得设计人员根本无暇顾及到结构的优化设计要求,再者,由于知识水平的限制,傻瓜化的设计软件使得年轻设计人员对优化设计的理解缺乏,更谈不上有效合理的优化设计,大部分设计人员在所谓优化设计中总着眼于局部部位而忽略了结构总体方案的设计,没有从总体布局上考虑造价的控制。为此,为了降低工程造价的成本,提高设计人员在工程建设过程中对优化设计的设计把握非常必要,只有加强技术和经济效益的有效结合,通过合理的优化设计方案,达到降低工程造价的目的,创造更大的社会效益。

二、建筑结构优化设计措施

1.局部优化与整体优化

每个建设项目的设计都是包含其复杂性和层次性两个特点的系统的设计。从复杂性来讲包括结构选型、材料、构件选用等方面;从层次性来讲包括建筑设计系统、结构设计系统、设备安装系统设计等,其每个系统下面又包含多个子系统。设计过程中对每个小的分系统或子系统进行优化实际上等于割断了各局部之间的横向联系,最终叠加而成的工程并不一定能够实现最终的整体最优化。因此,对于任何建筑来说必须对其全局进行优化才能实现真正的优化。

2.分段优化与寿命期优化

任何工程项目在其寿命期内的各个环节中都有很多方案可供选择,即每个阶段都存在优化方案,设计人员应根据各阶段性质来决定对应的优化方法,即对工程寿命期优化,才能最终实现项目在每个阶段优化,但又不影响最终整个寿命期的优化。

3.桩基优化

桩基分为预制桩与灌注桩两种,由于灌注桩在成桩过程中其质量难以把握,且其施工周期远远长于预制桩,因此在满足沉降控制、上部承载以及基础总重的前提下应尽可能使用预制桩,同时,由于一般情况下随着基础深度增加,地基土对桩身的侧摩阻力及桩端阻力都随之增大,因此应尽可能选用较大长度的桩和桩位。为了能够尽量减少基础底板厚度以及钢筋用量应尽量采用轴线桩,使其尽量布置在剪力墙之下。

4.基础优化

在采用轴线桩的前提下,应尽量选用条形承台,若建筑物没有地下室时则应仅布置条形承台梁,有地下室时则应采用条形承台梁加止水底板,若建筑高度较低则承台梁高可以同地下室止水板厚度相同,建筑高度较高则其梁高应根据计算确定。止水板的荷载取值一般应根据其上部结构总重的20%与水浮力之和与上部结构总重的30%中大者来做为计算依据,但目前有人认为该值应以最不利水位来考虑水浮力,而地基土对地下室底板的作用占上部结构比例应根据沉降计算结果区别对待,其取值范围应在5%~20%之间。

5.上部结构优化

上部结构模型的建立以及优化应从合理的剪力墙布置开始,并应遵循剪力墙平面分布均匀、对称且楼层平面刚度中心与楼层结构重心相结合的原则,以尽量减小水平地震和风荷载作用下的扭转效应;若建筑房型允许应优先采用大开间剪力墙结构,并适当加长剪力墙墙肢长度,其既可以减少剪力墙墙肢总数也可以实现在楼层侧向刚度相同的情况下可以大大减少剪力墙的混凝土用量,同时由于在剪力墙结构中钢筋用量最大的部位是暗柱,采用大开间剪力墙可以在很大程度上减少暗柱的钢筋用量;但若建筑物所处地质条件较差但建筑对抗震要求较高的地段则应尽量避免大开间剪力墙结构;在墙柱都确定好后,连梁(跨高比小于5)的高度一般取窗顶与楼层之间的高度,而跨高比大于5的跨度较大的框架梁其高度则取跨度的1/12即可;对于建筑楼板厚度除应满足相应规定外,重要就是准确输入楼层层高及层数以正确计算各楼层对应的荷载;在这些基本构件确定之后则应进行人工修改、干预诸如梁端铰接设置、框支梁柱定义、混凝土容重、风荷载等相关定义及参数,尽量达到计算模型与实际建筑匹配;之后则应对设计结果进行电算,并必须分析电算结果的合理性。

6.建筑与结构专业的协调

设计过程中应尽量实现建筑结构与建筑平面密切配合,以实现结构合理、美观实用的结果。建筑墙柱布置应满足建筑物平面功能要求;各房间开间进深等应尽量统一便于构件标准化;建筑体系应尽量简单,墙柱不易错位,截面面积不宜出现明显变化,同楼层内标高应尽量一致,不宜设置错层即夹层结构;楼梯电梯等不宜布置在受力复杂或应力集中的转角部位,非承重构件应尽量选用轻质材料,承重构件选用高强材料实现减轻结构自重,建筑整体布置应力求简单、规则,并尽量保持建筑质心、刚心尽量重叠,防止发生扭转效应。

7.结构与给排水专业的协调

由于给排水专用房屋内含有设备及设备基础,其荷载往往远远高于其他房间,因此,水泵间应尽量设置在地下室或半地下室内;给排水房间内管道数量多、粗细不均,因此应确保预留孔洞及预埋件位置及尺寸准确,并对楼板孔进行局部加强,同时应尽量避免水平管道穿过梁柱;管道穿过承重墙时应采取加固措施;应尽量保证结构布置为管网系统创造条件,避免出现管道绕梁绕柱现象;建筑内尤其是高层建筑内空调设备通常与电梯、楼梯、卫生间等布置在核心区域,因此在结构设计时应重点考虑该类房间内楼面负荷,避免该类房间内由于管道多出现超载现象,另外由于设备层层高不同于标准层,且内部应力集中,因此应着重考虑该房间内抗震加固措施。

8.结构与电气专业协调

电气管线若以导线在金属管内沿墙或楼板暗装则对于预制结构带来很大困难,因此穿过梁的垂直管线应在预制时在梁内预留孔洞,并要保证梁宽与墙厚尽量一致,若不一致则应要求墙的一侧与梁的侧面平齐,以确保穿梁管线不外露于墙外;电梯机房内空洞、预埋件非常多其荷载相应增大,因此该房间内应进行单独计算来确定其强度,另外电梯井道一般除受竖向荷载外还受水平力作用,因此应单独校核其强度尤其是洞口处强度。建筑物尤其是高层建筑设计是一项复杂的系统工程,设计人员不仅要研究建筑地基、基础及上部结构的共同工作性,还应与各专业密切配合、协调,确保计算的准确性等方面实现建筑物的优化设计。

参考文献:

第3篇

关键词:建筑工程结构设计质量管理 预防与措施

中图分类号:TU761 文献标识码: A 文章编号:

一、建筑结构设计管理的理念

1.1建筑设计质量是城市建筑的生命,没有好的质量,城市建筑就没有市场,就产生不了应有的效果,只有高质量的建筑,在市场上才有竞争力,只有在建筑设计质量的优化管理上做文章,才能建造出高质量的建筑物。建筑设计,它是艺术创作与科学技术的结合体。它要求对于不同使用功能、性质的建筑,依其在所建位置的历史、文化文脉,景观环境,在技术、经济等方面可行的条件下,从内容到外表形态的设计是不同的。

1.2建筑设计质量的优劣,确切地说是一个目标范围的界定,建筑规范、规程和标准是建筑设计合格的下限。建筑设计精品是在设计运行过程中优化取舍,完善完美。因此,设计质量的优化管理是十分值得重视的。

1.3建筑设计质量的优化管理,就在于强化、强调了设计的“全过程管理”,这是动态管理。它也打破了过去静止的简单化的“结果管理”淘汰制。从而避免浪费时间和造成直接经济损失。建筑设计运行过程要自始至终,由部分到整体、由管理点到强化点,由方案到施工图,这些工作都要进行细化、优化和筛选。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。

二、设计前期质量管理

2.1.根据业主要求设计单位组建设计项目组,安排结构设计各阶段的设计人员、校对人员、专业负责人、审核人员并安排相应的完成时间,形成设计进度计划表。

2.2.在签定设计合同时由设计人员了解业主对该项目的明确要求和隐含要求,向业主指定的业主代表收集设计资料,包括委托书、立项文件、地质勘察报告、环评报告、规划总平等等,同时对提供的资料要由业主代表签字确认。

2.3.针对建筑工程的不同类型,由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导,形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施,经结构总工程师批准后,结构人员保证人手一份使用。

三、设计过程质量管理

3.1.在方案设计、初步设计、施工图设计中设计人员应严格执行结构设计统一措施,如有异议应及时向专业负责人提出,由专业负责人和总工程师确定最终标准,而不能一意孤行,违反全面质量管理,影响设计进度。

3.2.建筑各专业在各阶段设计过程中应互提设计基础资料,形成配合资料互提单表,以此表来约束各专业人员的设计责任行为。结构设计人员应做到主动与建筑各专业沟通,做到设计严谨、不遗漏。

3.3.在初步设计结束后施工图设计过程中可根据工作情况,由各级负责人进行设计中间工作检查,形成中间检查表。各级负责人应做到主动及时发现问题及时解决问题,以免设计校对、审核时改动过大,影响设计进度。

3.4.设计人员应严格执行设计进度,在各阶段设计结束后进行设计校对、审核,并形成校对记录表、审核记录表。.最后设计图纸要进行图纸会签、加盖印章、晒图、打印、包装、交付、备份设计电子文件等工作,属于设计人员完成的要及时履行责任完成,不要影响下一步全面质量管理工作的进行。

四、设计后期质量管理

4.1.根据建筑设计审图中心提出的意见及时进行修改,设计人员如遇不理解之处,要主动早与审图人员沟通修改,并按审图中心的要求提供修改后的设计文件,争取早日通过,交付业主使用。

4.2 .按照业主的要求进行技术交底,形成工程设计会审记录表,做好业主与施工单位的沟通桥梁作用。

4.3 .对施工过程中提出的问题如果涉及设计变更,要及时做好设计变更,按照本设计单位的相关要求处理后形成设计变更通知书表交付施工单位使用。

五、目前建筑工程质量优化设计中存在的问题

5.1 政府主管部门对优化设计监控不力

长期以来,形成了一种设计对业主负责,设计质量由设计单位自行把关的观念,主管部门对 设计成果缺乏必要的考核与评价,有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题,只有等出现了大的技术问题才来追究责任,而方案的经济性则问及更少。另外,对设计市场管理不够,越级、无证、挂靠设计时有发生,从而导致设计质量下降。

5.2 业主要求优化设计的意识不强

目前,业主往往把投资的控制重心放在施工环节上,而对设计环节重视不够。其原因:一是对设计对投资影响的重要性认识不够,只看到搞施工招标,投标价要低于标底价、二是无法很好地选择设计单位,因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标,但此时方案不细,概算粗略,很难来综合评定;三是有些业主经济实力雄厚扰,项目建设赶时髦,求新颖,根本不提优化要求;

5.3 优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于目前的设计经营往往凭的是关系,缺乏公平竞争,所以设计单位的重心不在技术水平的提高上,设计只要保证不出大的质量问题,方案的好坏、造价的高低,关系不大,使优化设计失去压力。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取,几乎跟投资的节约和设计质 量的优劣无关,导致对设计方案不认真进行经济分析,而是追求高标准,或为保险起见,随意加大安全系数,造成投资浪费。相反,设计单位即使花费了较多的人力、物力,优化了设计方案,给业主节约了投资,但也不能得到应有的报酬,有时设计费反而变少了,从而挫伤了优化设计的积极性。

(四)优化设计运行的机制不够完善

优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况,一是缺乏公平的设计市场竞争机 制,设计招标未能得到推广和深化,地方、行业、部门保护严重;二是价格机制扭曲,优化不能优价;三是法律法规机制薄弱。

六、搞好优化设计的几点建议

6.1主管部门应加强对优化设计工作的监控

为保证优化设计工作的进行,开始可由政府主管部门来强制执行,通过对设计成果进行全面审查后方可实施。《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》已由建设部建设[颁布施行,它的实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容,缺乏对方案的经济性及功能的合 理性方面的审查要求,所以建设主管部门在执行《办法》的同时,应增加人员配备和审查力度,对设计成果进行全面审查。

6.2加快设计监理工作的推广

优化设计工作的推行,仅靠政府监控还不能满足社会发展的要求,设计监理已成为形势所迫 ,业主所需。通过设计监理可打破设计单位自己控制自己的单一局面。因此,主管部门应在搞好政府监理的同时,一方面应尽快建立设计监理单位资质的审批条件,加强设计监理人才 的培训考核和注册,制定设计监理工作的责职、收费标准等;另一方面通过行政手段来保证 设计监理的广度,为设计监理的社会化的提供条件。

结论:总之,建筑设计的质量管理,就在于强化、强调了设计的“全过程管理”,这是动态管理。它也打破了过去静止的简单化的“结果管理”淘汰制。从而避免浪费时间和造成直接经济损失。建筑设计运行过程要自始至终,由部分到整体、由管理点到强化点,由方案到施工图,这些工作都要进行细化、优化和筛选。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。

参考文献

第4篇

关键词:建筑设计 建筑工程重要性

一、建筑设计在工程建设中的地位和作用

(一)设计方案直接影响投资。工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段,而在项目作出投资决策后,其关键就在于设计。据研究分析,设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下,但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上,单项工程设计中,其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资又有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程造价5%~10%,甚至可达10%~20%。

(二)设计质量间接影响投资。据统计,在工程质量事故的众多原因中,设计责任多数占40.1%,居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计,而出现功能设置不合理,影响正常使用;有的设计图纸质量差,专业设计之间相互矛盾,造成施工返工、停工的现象,有的造成质量缺陷和安全隐患,给国家和人民带来巨大损失,造成投资的极大浪费。震惊全国的宁波大桥事故就是这方面的典型例证。

(三)设计方案影响经常性费用优化设计不仅影响项目建设的一次性投资,而且还影响使用阶段的经常性费用,如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等,一次性投资与经常性费用有一定的反比关系,但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合,使项目建设的全寿命费用最低。

二、建筑设计存在的问题

(一)政府监控不力

长期以来,形成了一种设计对业主负责,设计质量由设计单位自行把关的观念,主管部门对设计成果缺乏必要的考核与评价,有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题,只有等出现了大的技术问题才来追究责任,而方案的经济性则问及更少。

(二)优化设计的意识不强

目前,业主往往把投资的控制重心放在施工环节上,而对设计环节重视不够。其原因:一是对设计对投资影响的重要性认识不够,只看到搞施工招标,投标价要低于标底价、施工单位要让利等,殊不知设计方案的优化会带来更大的节约;二是无法很好地选择设计单位,因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标,但此时方案不细,概算粗略,很难来综合评定;三是业主由于专业知识上的限制,对设计方案难以从优化扰的角度提出要求或疑议;四是有些业主经济实力雄厚,项目建设赶时髦,求新颖,根本不提优化要求;五是有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确,随意性大,要求出图时间紧,又压低设计收费,从而也影响了优化设计的开展。

(三)缺乏必要的压力和动力

由于目前的设计经营往往凭的是关系,缺乏公平竞争,所以设计单位的重心不在技术水平的提高上,设计只要保证不出大的质量问题,方案的好坏、造价的高低,关系不大,使优化设计失去压力。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取,几乎跟投资的节约和设计质量的优劣无关,导致对设计方案不认真进行经济分析,而是追求高标准,或为保险起见,随意加大安全系数,造成投资浪费。

(四)运行的机制不够完善

优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况,一是缺乏公平的设计市场竞争机制,设计招标未能得到推广和深化,地方、行业、部门保护严重;二是价格机制扭曲,优化不能优价;三是法律法规机制薄弱。

三、应着手抓好的几个问题

(一)主管部门应加强对优化设计工作的监控

为保证优化设计工作的进行,开始可由政府主管部门来强制执行,通过对设计成果进行全面审查后方可实施。作为《建设工程质量管理条例》的配套文件之一的《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》已由建设部建设[2000]41号文颁布施行,它的实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、 规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容,缺乏对方案的经济性及功能的合理性方面的审查要求,所以建设主管部门在执行《办法》的同时,应增加人员配备和审查力度,对设计成果进行全面审查。第二,应加强对设计市场的管理力度,严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场,减少黑市设计。第三,利用主管部门的职能,总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标,为优化设计的进行提供良好服务。

(二)加快设计监理工作的推广

优化设计工作的推行,仅靠政府监控还不能满足社会发展的要求,设计监理已成为形势所迫,业主所需。通过设计监理可打破设计单位自己控制自己的单一局面。因此,主管部门应在搞好政府监理的同时,一方面应尽快建立设计监理单位资质的审批条件,加强设计监理人才的培训考核和注册,制定设计监理工作的责职、收费标准等;另一方面通过行政手段来保证设计监理的广度,为设计监理的社会化的提供条件。

(三)建立必要的设计竞争机制

为保证设计市场的公平竞争,设计经营也应采用招标投标,虽然早在1984年,当时国家计委和城乡建设环境保护部就印发《工程设计招标投标暂行办法》,1995年建设部230号文印发了《城市建筑方案设计竞选管理办法》,新颁的《招标投标法》中也规定符合条件的项目的勘察设计必须招标,但实际招标项目的量一直很少,只占总项目的10%左右(不同的地区其 比例可能有所不同),即使采用招标的项目,其招标体系不完善评标方法不健全,缺乏公平竞争性,因此应完善设计招投标的相关环节。首先,应成立合法的设计招标机构;其次,各地方主管部门应建立相应的规定,符合条件的项目必须招标;第三,业主对拟建项目应有明确的功能及投资要求,有编制完整的招标文件;第四,招标时应对投标单位的资质信誉等方面进行必要的资格审查;第五,应设立健全的评标机构合理的评标方法,以保证设 计单位公平竞争,并限制业主在项目上的随意性。

(四)注意优化设计工作的综合性

通过优化设计来控制投资是一个综合性问题,不能片面强调节约投资,要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约,忽视技术上的合理要求,使项目达不到功能的倾向,又要反对重视技术,轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析,要以提高价值为目标,以功能分析为核心,以系统观念为指针,以总体效益为出发点,从而真正达到优化设计效果。

第5篇

【关键词】建筑内部;空间结构;优化;方法

在城市化进程持续推进的背景下,我国各个城市的人口数量大大增加,所以城市空间密度越来越大,加之城市土地稀缺,因而建筑内部空间结构设计需要不断优化,实现对建筑内部有限空间的高效利用。例如高层设计,土地价格越来越高,大大提升了建筑成本,只有将建筑建设的更高、空间利用更合理才会获得理想收益,所以建筑设计师必须不断提高自身素质和专业水平,熟练掌握建筑内部空间结构的优化原则及方法,设计出更加优秀的建筑作品。

一、建筑内部空间结构的优化原则

(一)视觉规则原则

虽然有很多规则的建筑体型及平面布置结构,因为这种建筑的受力情况比较简单,造价也适中,所以广受欢迎。可是不同的建筑具有不同的使用功能需要,建筑体型及平面布置也存在很多不规则情况,所以就要求建筑设计师在满足相应建筑功能的基础上,配合结构设计人员合理调节对应的结构墙、柱及墙肢长短,从而将那些不规则的建筑体型及平面布局逐渐形成一种较为规则的结构,有效保证建筑结构的安全性及经济性目标。

从理论上看,所有的建筑体型都会有一个比较规则的结构受力方案,一旦确定建筑体型,那么整个建筑质量中心及形心也就得以确定,建筑结构设计师进行结构设计的时候只要使建筑结构的刚度中心同荷载中心尽量接近或重合,从而保证了相应建筑结构的规则性及稳定性条件。楼层平面的面积越大,内部可以分隔的空间越多,就越可以对结构的规则布置,其安全性及稳定性就越高。从力学角度看,结构荷载的传递路径要直接和简单,对于建筑结构当中空间关系比较复杂的部位,设计师进行设计的时候经常会多次转换结构构件,就像转换层,从而提高建筑成本,威胁建筑的稳定性及安全性。建筑结构构件传力途径多种多样,而支撑构件能按照传力需求根据合理、科学方案来变换,所以,没有一成不变的结构布置及传力途径。如果设计师可以用一些最简单、最直接传力途径,就能够节省很多传递性结构构件,保证安全性,节省材料,降低成本。

(二)使用舒适原则

一个好的建筑,不仅要只顾及建筑专业本身,还要从结构、装修装饰一直到暖通、给排水、燃气、空调、电气安装等方面进行组合式的优化设计,为一种整体的优化设计,单纯凭借某一项设计根本不能评价整个建筑的优劣,空间结构设计同样如此。建筑设计在进行平面布置、内部空间高度考虑、外形观感设计时,各项使用功能布置的同时要考虑到结构设计能最大限度地满足,相互协调,满足人们使用的舒适性,这才是建筑、结构设计进行优化的初衷及目的。所以进行建筑优化设计的时候必须掌握结构科学的传力途径、优选结构体系的、合理布置构建、正确选用材料及构建等等内容。

(三)安全原则

我国很早就颁布并实施了《建筑抗震设计规范》,其对建筑抗震设计具有这样的规定:“小震不坏、中震可修、大震不倒”,也就是要求整个建筑结构的全部构建都必须道道这一目标。如果某个工程中99%的构件在大型地震中不会被坏,仅有1%的构件在小震当中都被破坏了,造成整个建筑发生垮塌,那么该建筑结构也是不安全的。因而,进行结构优化的时候必须充分考虑整个建筑当中的各个构件,它们必须具备较强的承载能力,保证结构具有较高的安全性及可靠性,在满足建筑结构设计标准的基础上,实现安全及经济的目标。

二、建筑内部空间结构的优化方法

优秀的建筑必须在满足人们视觉感受及使用功能的基础上,有效满足使用者及社会期望的要求。根据相应的设计要求,将力学概念同结构优化设计进行高度结合,这样才能有效形成结构设计方案的优化,利用数学方法,在相应的领域当中寻找到能够满足相应要求的结构优化设计方案。因此,优化设计不光能够提升整体建筑设计质量及设计水平,还能大大的缩短设计周期,这样就能有效降低建筑工程的成本,提升社会效益及经济效益。

房屋工程各个部分结构的优化设计包含这样几个方面:屋盖系统的优化设计、基础结构的优化设计、结构细部的优化设计、围护结构的优化设计。上述的优化设计当中包含布置、选型、造价分析及受力分析等多方面内容,在具体的实施过程当中,不光要严格遵循一切从实际出发这一原则,还要有效结合具体工程的具体情况,根据房屋建筑综合经济效益目标实行结构的优化设计。满足相应的设计要求之后,建筑设计师设计结构的时候要尽可能的缩小质量中心、刚度的差异,规则布置平面,从而保证水平方向上的荷载不能对建筑物产生太大的扭转作用。为了有效降低应力集中现象,要在竖直方向上不使用转换层。所以要求一个建筑师在各个专业和领域都熟知相关的规范,做到优化设计并不是一件容易的事情。

(一)合理选用材料

建筑学及物理学原理都要求在建筑结构中体现相应的点、线、面的承载力,而力学承载力载体就是材料。所以建筑设计师选择材料的时候一定要非常谨慎。利用各种建筑材料的合理配置,加强建筑构件的韧性、强度及延展性,钢筋混凝土材料恰好满足了这一要求。大量的实践证明,采用钢筋混凝土进行的结构设计,将梁柱当做主要得力承受载体,钢筋混凝土梁柱可以局部的提升梁柱压力。所以,进行建筑结构设计及实践当中,选择标号比较高的钢筋混凝土可以减少梁柱构建的横截面积,扩大相应的使用空间。梁板的特点就是受弯,选用标号比较高的钢筋混凝土可以节省钢筋数量,建筑结构设计师必须对钢筋混凝土结构当中的混凝土及钢筋投放比例进行科学的计算,从而保证建筑性能达到最高。随着自然灾害的持续增多,建筑结构必须不断提高强度,所以相应建筑材料的各项性能等都必须提高,在进行建筑结构优化设计阶段、决策阶段及假设阶段一定要对建筑材料的质量、品种、价格、对周围环境的适应性等进行全面考察,从而确保建筑产品安全性及功能性的基础上,尽量降低造价成本。

(二)合理布置构件

建筑结构优化当中的构建布置主要指柱子、梁、剪力墙的设计和布置。目前高层建筑在结构设置上通常都选择框架力墙结构体系,该结构体系包含钢筋混凝土剪力墙和钢筋混凝土框架,框架梁柱是刚接的,而框架同剪力墙不仅可以是刚接的,也可以是铰接的。这种结构体系有着很强的承载力,延展性及整体性也很高,还能有效吸收地震能力,所以在结构设计中可以广泛采用这种结构设计方法。

三、结论

随着城市化进程的不断推进,人们的生活水平有了较大的提升,对建筑的要求越来越高。随着高层建筑的不断增多,建筑结构成为人们普遍关注的问题。建筑设计师要想设计出具有较强的安全性、经济性、美观性的建筑作品,就必须准确掌握建筑内部空间结构的优化原则及方法。

参考文献:

[1]李冬冬,徐鑫鸣,王南.高层建筑结构概念设计中的互动效应[J].四川建筑科学研究,2007(01)

[2]杨佳锦.浅析高层建筑的形体造型设计与结构设计[J].中华建设,2008(06)

[3]王继泽.高层建筑造型与结构概念设计[J].建筑,2010(03)

第6篇

【论文摘要】目前,建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此,建筑节能已迫在眉睫。而优化设计是建筑节能的根本途径,优化设计不仅影响工程建造直接能源消耗,而且影响建成后使用的能耗。

目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的28%,其中最主要的是采暖和空调,占到20%。而这“28%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。现在中国既有的约430亿平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此,建筑节能已迫在眉睫,要把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施可持续发展的战略高度来认识。因此,通过优化设计来有效控制能源消耗,应得到广泛重视。

一、优化设计对建筑节能的影响

1、设计方案影响工程建造直接能源消耗

在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤,比发达国家高出10%~25%,水泥用量为221.5公斤,每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可达10%~20%,如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层),设计单位按常规设计为独立基础,由于多层厂房荷载较大,致使独立基础的单体尺寸较大,埋深较深(-3.2m),事后经其他设计人员分析如采用柱下条基,可节约大量的砼,并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗;某综合办公楼,在优化设计中,因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋,单此一项优化设计,共节约钢筋1000T,钢筋总节约率达30%左右。

2、设计方案影响建成后使用的能耗

建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比,我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年,中国的建筑能耗将达到29430亿度电,比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能,获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗,包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗,而且还影响使用阶段的能源消耗,如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等,一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系,但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合,使项目建设的全寿命费用最低,全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高,以及采暖空调设备能效的提高等等,来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化,必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化;外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化;窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。例如,在空调与采暖设备的市场上,各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同,那么通过模拟量化,计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用,消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中,为减少能耗,设计者没有采用普通的新风系统和空调系统,而是经过多次优化设计,寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境,采用了智能电动窗,很好的解决了新风问题;在场馆空调设计中(包括“水立方”和“鸟巢”)都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用,节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置,在空气处理机中采用了新型热管热回收装置,可以回收场馆排放总热量的50%,回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水,另一部分用于加热新风。

二、现阶段推行优化设计运作困难的成因

1、政府主管部门对建筑节能优化设计监控不力

长期以来,主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价,有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题,仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题,它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加,它需要定量化。例如,人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等,但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益,从多方面影响因素出发,以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时,应增加人员配备和审查力度,对设计节能成果进行量化全面审查。

2、业主要求优化设计的意识不强

目前,业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上,而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因:一是对设计对投资影响的重要性认识不够,只看到搞施工招标,投标价要低于标底价、施工单位要让利等,殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约;二是对建筑节能的认识不到位,没有一个节能环保绿色建筑意识。

3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系,使得节能工作缺少内在经济利益推动力,政府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全,造成执法不严、监督不力,国家政策不配套,缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目,有关行政审批单位在审核初步方案时,只注重设计的建设规模和投资限额,对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析;另外,由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取,几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关,导致对设计方案不认真进行节能分析,而是追求高标准,造成能源浪费。相反,设计单位即使花费了较多的人力、物力,优化了设计方案,给业主节约了投资,也不能得到应有的报酬,有时设计费反而变少了,从而挫伤了优化设计的积极性。

三、搞好优化设计的几点建议

1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控

为保证建筑节能优化设计工作的进行,开始可由政府主管部门来强制执行,通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。政府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力,而且还需要政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求,可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能,总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标,为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标,转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果,特别是建筑结构热损失计算结果。建筑能耗总量(包括供暖、通风和热水供应)和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时,建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”,证明清楚地列出了该住宅每年的能耗,及节能等级。以上措施,必须逐步实施,特别是国有投资项目要先于执行。超级秘书网

2、以政策扶持拉动建筑节能优化设计

国家制定节能政策,并要求以多样化的经济激励等扶持举措,形成推动建筑节能的市场机制,推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予政策和资金支持,减免税费等优惠措施,并可建立评价机制,对因建造节能建筑而超支部分资金,国家应给予无偿免息贷款或奖励机制,使建筑节能优化设计以行政手段为主转向以经济手段为主。

3、开展积极有效的宣传引导工作

建筑节能政策要取得理想的实施效果,重在宣传引导。不但政府职能部门对节能政策的推行不遗余力,而且有关企业也应加入到宣传节能政策的行列。政府职能部门应免费对社会公众提供节能政策咨询、进行节能知识宣传和相关培训,以及进行节能技术、产品的展示、讲解等方面做大量的工作。力争实现多方参与节能政策的宣传引导,大大提高人们的节能意识和对节能知识、技术的认知、把握能力,从而使节能政策得到有力的贯彻实施。

【参考文献】

第7篇

关键词:建筑结构;优化设计;探讨

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:

任何一幢建筑的结构设计方案提出之后,从结构选型和构件布置开始就已经存在是否优化的问题,再加上随后的每一个设计程序也都需要结构工程师去进行精心思考、准确计算和合理选用建筑材料等全过程的优化设计,才能最终产生优化的结构。结构优化设计不应仅仅在结构本身,而是应包括建筑的各方面,比如,提高建筑空间利用率、增加建筑投入使用后的舒适度和提高建筑的经济效益(性价比)等。为此,科学地确定建筑结构优化设计几项基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计,是非常重要的。

1 特殊情况重点加强,确保结构整体安全原则

结构构件在建筑中所处部位不同,其受力状态和受力大小不同,结构设计师在设计时应有不同的计算和处理方案,应逐个予以正确地解决,而不能机械地按规范条文和电算软件去处理。比如,高层建筑的转换层结构构件,当墙、梁、柱构件出现偏心时,应对相关构件作出特别加强构造措施;而功能复杂的综合性建筑,当剪力墙上洞口较多时,应根据错洞情况用暗柱予以特别加强;一字形剪力墙两端应采取较大截面的暗柱作特别加强;框架柱应重点加强其延性设计;对异形柱应对其长肢端部作加强处理;静定结构的构件应加大其安全储备;大悬臂梁、板构件则应增加在竖向地震力和风荷作用下强度及稳定性设计;非结构受力构件应加强连接构造,以增强建筑结构整体稳定性;受水土侵蚀影响的构件应充分考虑水土的侵蚀作用对构件的影响力大小,以便采取相应的抵御措施;不设后浇带的超长结构和高低悬殊结构应采取特别措施处理,以确保结构的整体安全等等。

2 对不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则

无数结构试验证明:由于现浇钢筋混凝土楼板的约束作用,可以在很大程度上提高楼盖梁的承载能力,最高时可提高约1.5倍。而现行国内结构计算软件却不能准确反映现浇楼板的这种约束作用,因此,按力学计算结果进行结构设计的话,对现浇楼盖梁而言,它的安全系数就偏高了许多。另一方面,从对出现垮塌事故的工程进行事故原因调查和分析可以得知,由于楼盖或楼盖梁的问题而导致结构破坏的工程实例极少,除非是结构计算本身有误;从许多震害调查的工程实例中也可得知,在地震力作用下建筑倒塌的主要原因,也大多是由于墙、柱等竖向构件首先遭到破坏所致。而结构工程师为确保建筑的整体安全,往往不分构件的实际承载能力,对所有构件均给予相同的安全系数,这就是造成结构设计不合理的重要原因。

3 关注实际结构与计算模型不同的原则

一般来讲,电脑可按输入的程序作计算,但它不会做分析,如果结构工程师想依赖电脑将它的计算结果进行结构分析的话,会给结构留下较多的隐患。现行应用软件中墙板构件是通过假定来实现的,它在某种特定结构布局下是不符合假定条件的,这样的电算结果是容易出现问题的。因此,除了整体电算需要人工调整外,很多手算的局部构件也存在同样的问题,可见实际结构的受力状态与计算模型是不一样的,设计时务必要特别予以关注。

4 降低结构造价原则

建筑结构优化设计的最终目的,就是要使设计出来的结构不仅各个构件受力均衡,技术应用科学、合理,而且结构整体安全、可靠,每一个构件都能充分发挥其最大作用,这样才能使设计出来的建筑结构最终达到既受力均衡、坚固耐久,经济、合理和安全可靠的目的。由于结构设计的主要任务是在满足建筑使用功能的前提下,确保建筑投入使用后的安全性和舒适度,使其具有更强的生命力;而结构造价在建筑产品中的比重很大,通过精心思考后的优化设计能给建筑产品带来可观的经济效益,这也是办一切事业的基本出发点和落脚点。结构工程师在对建筑结构优化设计时,务必要把降低结构造价当作重要的基本原则来予以重视,千万不可掉以轻心。

5 令不规则建筑平面布置产生规则结构效应的原则

有规则建筑体型和平面布置的结构,因其受力较简单,造价相对较低。但由于不同使用功能的需要,建筑的体型和平面布置是多种多样的,不可能因结构要求规则而对建筑设计师的创作提出无理要求,倒是可以在满足不同使用功能的前提下,通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节,使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应,同样可以使建筑结构达到经济结构和安全使用的预定目标。

当然,从理论上讲,任何建筑体型都有一种相对比较规则的结构受力方案,因为当建筑体型确定以后,整体建筑的形心和质量中心(重心)就也确定了,结构设计师在设计时只要使结构的荷载中心和刚度中心尽可能地接近乃至重合,该建筑结构就基本具备了稳定和规则性的条件,而且,楼层平面面积越大,内部可分隔的空间越多,就越能做到规则的结构布置,建筑结构的整体稳定性和安全度就越有保障。从力学观点来说,结构的荷载传递路径应力求简单和直接。建筑结构中空间关系较复杂的部位,在设计时常会出现多次转换的结构构件,犹如转换层,这样,会导致造价提高,也容易发生因失稳而引起的安全问题。结构构件的传力途径有多种多样,其支撑构件也可根据传力需要按科学、合理的方案进行变换,因此,可以说没有固定不变的结构布置,也没有一成不变的传力途径。而如果设计师采用最直接、最简单的传力途径,就可以省去许多中间传递的结构构件,从而也可减少结构的安全隐患,使结构受力更明确,材料更省,其造价自然也会更低些。

6 尽可能提高建筑投入使用后的舒适度原则

所谓好的建筑,应是从建筑、结构、装饰装修到给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等各专业的优化设计组合,是整体优化设计,如果仅仅是某个专业设计得好,是不可能被称作是一个好建筑的,结构设计也不能例外的;建筑结构设计要能最大程度地满足建筑平面布置、内部空间高度和建筑立面等使用功能和外形观感的要求,投入使用后,使用户在工作和生活中感到很舒适,使建筑真正成为人人赞美的好建筑,这才是建筑结构优化设计的出发点和落脚点。因此,建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;我们应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。

7 建筑结构整体安全度原则

我国早已颁布实施的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)规定的抗震设计的标准是:“小震不坏,中震可修,大震不倒”,是说整个建筑结构所有构件要共同达到的目标。如果一个工程有99%的构件在大震作用下不会被破坏,而其中有1%的构件即使在小震作用下就被破坏,导致整个建筑垮塌,那么,这个工程还能说是结构安全吗?所以我们认为,结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件,都具有可靠的承载能力,确保整个结构安全度的可靠性,确保实现结构设计规范规定的设计标准,达到建筑结构既安全又经济耐久的总目标。这就是结构设计应坚持的建筑结构整体安全度原则。

8 结束语

结构优化设计不应仅仅在结构本身,而是应包括建筑的各方面,比如,提高建筑空间利用率、增加建筑投入使用后的舒适度和提高建筑的经济效益(性价比)等。为此,科学地确定建筑结构优化设计几项基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计,是非常重要的。

参考文献:

第8篇

【关键词】房屋结构;建筑设计;优化技术

当今社会对房屋建设的要求不仅仅是对质量的要求,更高层次上是对房屋建筑结构方面的要求。所以作为房屋建筑公司不能够停留在陈旧的思想观念中,应该紧跟社会发展的步伐甚至超越社会的发展,引领房屋建设的发展方向。这就要求其在建筑结构设计中必须有满足人类需求有效的实施优化设计,房屋建筑结构优化设计能够使房屋具有美观、经济、实用等方面的特点,并且在建筑过程中可以节省空间,提高建筑施工的效率。

一、房屋优化设计的主要内容

居民住房与商品房在结构和用途上都不同,居民住房更加注重房屋优化设计。房屋优化设计的主要内容包括结构是否实用,布局是否合理,外形是否美观等等。房屋优化设计的目的是满足居民的需求,为居民提供满意的住房,同时也能够增加开发商的经济效益。通常情况下来讲,具体的房屋优化设计方案主要从整体布局和具体部件两个角度进行分析,考虑。影响整体布局的主要因素有房屋的尺寸,包括房屋的长度,宽度,高度等等。影响具体部件的主要因素有钢筋和混凝土的强度等等。对于这两方面的设计必须要由专业的工程技术人员进行设计,并进行规范化的审核和监督,这样才能为房屋优化设计的后续工作打好坚实的基础,以达到房屋优化设计的最终目标。

二、结构设计优化方法

结构设计优化就是指在设计建筑结构的时候,要改革设计理念,采取科学、先进的设计方案筛选方式,选择出在各方面都能达到最佳效果的设计方法。建筑结构设计优化主要包括建筑物各个部分结构的优化设计,以及对建筑物整体结构的设计。

(一)结构优化设计模型

结构优化设计就是在各种变量中选择主要参数,并且构建函数模型,采取科学、先进的方法计算得出最优解。结构优化设计模型的建立步骤主要包括以下几点:其一,变量选择。一般而言,影响设计方案的重要数据,均可以称之为变量。比如,工程目标参数主要有房屋价格参数、预期产生损失参数;工程控制级约束参数主要有房屋结构可靠性参数,等等。如果设计人员可以有效减小参数的变化幅度或者减少变量参数的参考,那么,就可以降低和建筑结构设计、计算、编程相关工作的难度,这样设计人员就能够快速的找到和设计目标相符的数据。其二,函数确定。在多组函数中,设计人员可以根据房屋横截面尺寸、钢筋尺寸等数据选择最相符的那组函数,对函数性质予以分析,进而实现降低房屋造价的目的。其三,条件衡量。根据房屋结构耐用性、稳定性的要求,房屋设计的约束条件主要有房屋尺寸、架构刚性、架构稳定性、架构体系规格、墙体裂隙限度、结构可塑程度等。

(二)结构优化计算方案

在房屋结构设计中,经常涉及很多计算过程,并且在优化设计中,计算过程将会更加复杂、多变。在进行数据演算的时候,一定要将附加约束条件问题转变为不附带约束条件问题,这样就可以更快的计算出结果。通常情况下,计算方法主要包括符合型法、拉氏乘子法等。这些计算方法各有利弊,在实际设计过程中,一定要结合房屋建筑的实际情况,选择恰当的计算方法,实现节约时间、节省精力的目的,保证优化设计的合理性与科学性。

三、结构设计优化技术的作用

(一)提升建筑的安全性

通过对房屋建筑结构的优化设计,可以对原有设计方案中的不足和缺陷进行弥补,从而提升建筑结构的合理性和安全性,在保证建筑整体质量的基础上,节省建筑材料,提升建筑的稳定性和相应的受力性能,确保建筑的使用安全。

(二)减低工程造价

相关数据显示,运用结构优化设计后,与原设计方案相比,建筑工程的成本可以节约10%―30%左右,成本大大降低。同时,通过结构优化设计,还可以充分发挥原材料的性能,确保建筑结构各个单元之间的紧密联系,提升建筑工程的经济性。

(三)结构设计优化技术的方法

之前也提到,建筑结构设计所追求的最终效果,是实现结构的安全性、经济性、美观性、实用性以及施工的便利性。在房屋建筑中应用结构设计优化技术,主要体现在建筑结构总体的优化设计以及建筑的分部结构优化设计。在房屋结构设计中的结构优化设计,主要包括基础结构、屋盖系统、围护结构、结构细部等多个方面,需要从结构受力情况、整体布局、结构造型以及成本造价等方面进行综合分析。结构设计优化技术需要从房屋建筑的实际情况出发,以确保优化设计作用的充分发挥。

四、结构优化技术在房屋结构设计中的应用

(一)工程概况

该住宅建筑整体高度30层,地下1层,采用钢结构框架剪力墙的形式。在结合实际需求和现场情况进行综合分析后,采用了结构优化设计,对传统结构设计的模式进行改进和创新,以计算机为辅助手段,对每一个施工阶段的设计进行了优化,同时针对整个建筑工程实行全局优化设计。优化后的方案与优化前相比,不仅更加科学合理,而且节省了大量的成本,与优化前相比,工程造价降低了 26%。

(一)优化设计规范

在对该房屋建筑进行结构优化设计的过程中,设计人员严格遵循了相应的结构设计规范,不仅充分了解了结构设计规范中的相关条例,而且结合房屋结构设计的实际情况,对结构优化设计的方案进行了合理应用。同时,针对结构设计规范中存在的不足,如安全性较差、要求过于宽松等,设计人员结合实际情况进行了适当的取舍,从而切实保证了设计成果的最优化。

(二)前期参与

要想做到结构的最优设计,制定出最佳的结构设计优化方案,设计人员应该积极参与到工程的前期规划中去,充分了解工程设计的实际情况,针对客观需求,有针对性地对建筑结构形式进行选择和规划,从而形成一个科学合理、行之有效的结构优化设计方案,为建筑工程的施工提供相应的指导和参考。这样,才能切实保证优化设计的成果,保证建筑工程的质量。而如果设计人员无视工程的前期规划,盲目按照自身的经验对其进行优化设计,就会由于对建筑结构体系受力情况的把握不当,出现无从下手的局面,影响设计成本的质量。

(四)概念设计

对于房屋建筑而言,在相同的建设条件下,采取不同的结构布局方式,就会产生不同的设计效果。因此,在房屋结构优化设计的过程中,应该实现细部结构优化与概念设计的有机结合,这样才能切实有效地提高结构优化设计的效果。这里的概念设计,主要是指将建筑的设计概念作为设计工作的重点,属于一种贯穿设计整个过程的设计方法,主要是针对缺乏相应数值的细节进行处理,如地震设防烈度量化等情况,如果单纯依靠相应的公式,得出的结果必然会与实际情况存在较大的差异,而采用概念设计的方法,则可以将数值作为一种参考依据,从而对结构设计中的细节进行合理把握,提升结构优化设计的质量。

综上所述,房屋结构优化设计对房屋建筑来说是非常重要的,不仅能够降低工程造价,还能满足人们的需求,提供给居民经济实用,安全美观的住房,使居民感受到自己所花的钱是非常值得的。房屋建筑商应该应用合理的结构优化设计,实现公司利润的最大化,从而提高公司的综合竞争力。

【参考文献】

[1]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居(下旬刊),2013,03