房屋结构设计中的建筑结构设计优化
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房屋建筑结构设计中优化技术探讨1. 引言1.1 背景介绍房屋建筑结构设计在建筑行业中占据着重要地位,其质量和稳定性直接影响到建筑物的安全性和使用寿命。
随着科技的不断进步和建筑需求的不断增加,人们对房屋建筑结构设计优化的需求也日益增加。
传统的房屋建筑结构设计虽然经过长期的实践积累和总结,但仍存在一些问题,比如结构设计复杂、材料利用率低、施工周期长等。
如何通过优化技术来提高房屋建筑结构设计的效率和性能,已成为当前建筑领域研究的热点之一。
通过引入先进的技术和方法,可以对房屋建筑结构设计进行优化,提高其稳定性和安全性。
优化技术的应用还可以减少建筑材料的使用量、降低施工成本,实现绿色建筑的理念。
本文将深入探讨房屋建筑结构设计中的优化技术,分析其应用原则和方法,探讨技术发展趋势,并通过实例分析的方式展示优化技术在实际工程中的应用效果。
希望通过这些研究,能够为今后房屋建筑结构设计领域的发展提供一定的参考和借鉴。
1.2 研究目的房屋建筑结构设计中优化技术的研究目的主要是为了提高建筑结构的稳定性、安全性和经济性,同时尽可能减少材料的使用量和建造成本。
通过深入研究优化技术在房屋建筑结构设计中的应用,我们可以更好地理解各种结构设计原则,并探索如何运用优化技术来达到最佳设计效果。
通过研究不同的结构优化方法和技术发展趋势,我们可以为未来房屋建筑结构设计提供更加科学和高效的解决方案。
通过实例分析不同建筑项目中优化技术的应用,可以帮助我们更好地了解优化技术在实际工程中的运用效果和优势。
本研究的目的是为了全面探讨房屋建筑结构设计中优化技术的价值和意义,以期为相关领域的研究和应用提供一定的参考和启示。
1.3 研究方法研究方法是本文的重要部分,是对研究目的的具体实现。
在本研究中,我们将采取多种方法来探讨房屋建筑结构设计中的优化技术。
我们将进行文献综述,深入了解当前关于房屋建筑结构设计优化技术的最新研究成果和应用情况。
通过文献综述,我们可以系统地了解各种设计原则、优化技术的应用情况、结构优化方法的特点以及技术发展趋势。
浅谈房屋结构设计中的建筑结构设计优化摘要:受到人们现代生活观念的影响,建筑工程设计也在朝着简洁、美观、经济环保的方向发展,同时,建筑工程企业在市场经济发展中所承受的竞争压力比较大,为了提高竞争力在提升建筑质量的同时也要从房屋建筑结构的设计阶段进行造价的控制,这样建筑企业就能够从多个角度提高自身的竞争力,在这种经济发展新形势下,对房屋结构设计中的建筑结构设计进行优化是我国建筑企业实现可持续发展的一种有效方式之一。
关键词:房屋建筑;结构设计;优化中图分类号:文献标识号:a 文章编号:2306-1499(2013)02- 1.引言在房屋建筑结构设计过程中,对建筑结构进行设计优化的主要目的就在于在保证房屋内部基本结构优化协调的同时,还能够保证房屋工程结构的“安全性、经济性、适用性和美观性”,能够在一定程度上降低工程造价。
房屋工程的施工质量直接关系到了我国人民的生命财产安全,因此,对房屋结构要更加重视,并根据工程的实际情况进行优化,而随着科学技术的发展,房屋结构设计的优化技术也在不断进步。
2.建筑结构设计优化概述由于建筑工程所涉及到的内容非常丰富,建筑结构设计优化所包含的内容页比较丰富,从总体上来看,建筑结构设计的优化工作包括对房屋总体结构和分部结构优化两个大的内容,其中,在房屋建筑结构设计中的建主结构优化设计主要包括以下几个方面的具体内容,第一,房屋基本结构优化内容。
第二,房屋顶部结构的优化。
第三,房屋的维护结构、总体结构、细节结构等内容的优化设计。
第四,要以房屋建筑的基本功能要求和舒适性要求为基础,对房屋建筑结构的造价进行控制,也就是要对“房屋的造价进行最优化设计”。
之所以对建筑结构设计进行优化是因为优化设计能够实现对有限的空间和资源进行充分利用,提高各种设备和材料的使用效率,尽量使优化结构下所建筑的房屋能够实现安全、可靠、经济、美观。
相关研究统计数据显示,建筑结构的优化设计与传统设计相比能够节省5%~33%的工程造价,因此,在房屋建筑结构设计中要积极应用建筑结构优化设计技术,以推动建筑工程企业的常远发展,实现资源的充分利用。
房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略黄文摘要:建筑项目施工和完成的基础前提是房屋结构设计和优化。
合格的建筑项目,拥有完整合理的结构、美观的外形、完善的功能,并且质量优良。
所以设计部门或者有关人员一定要依据有限的资源,拟定建筑结构设计方案,最大限度的降低资源造价,满足当代居民对美与艺术的追求。
文章重点对房屋结构设计中的建筑结构设计优化做阐述,以分析建筑结构设计优化方法运用的重要性。
关键词:房屋建筑;结构设计;优化1建筑结构设计优化方法的特点和定义阐明建筑结构设计优化方法,是其建筑房屋结构设计的基础。
建筑结构设计优化方法,就是在保障施工安全及实用性的基础之上,进行包括设审美学、艺术学、和设计学的重要学术的综合方式,应用于对建筑结构的合理规划和审美展现。
而其设计范围包括房屋建设的功能和目的,在其基础上进行设计时,也要同时考虑房屋建设的综合因素,包括美观性、安全性、方便性、实用性、经济性等特点。
建筑结构设计优化方法具有较为明确的特点,一方面在艺术审美角度上设计理念包含了,设计学、审美学、艺术学等多门学科的优化方向。
而且在优化方法中具有很强的美观性。
另一方面根据房屋特点进行设计优化,体现出现代建筑的实用性,在居住环境上给使用者带来舒适服务。
而且具备相对的环保理念,将其优越的低碳环保设计方向优化的整体建筑之中。
不仅是对生态环境的保护,也是对城市建设的改善。
而其中优化方法注重安全方向上的设计,从而在住宅七十年产权内,将结构设计为使用者能够长期居住的安全建筑。
在其经济性的优化方向上,保障房屋质量的同时,最终降低成本的优化方式,为建筑企业带来经济效益。
最后由其科学性的设计优化方法,带来创新型的建筑理念,从而在保障各方面建筑安全性能的同时,设计师为建筑结构注入现代的设计元素,从而丰富建筑本身对现代社会的创新价值。
2房屋结构设计运用优化方法的重要意义在常规的结构设计中注重质量安全的问题,但多数结构设计在保障安全质量却忽略了建筑中的工程成本问题,造成造价过高,约15%左右。
建筑结构设计中的结构改进与创新在建筑领域中,结构设计是非常重要的一项工作。
通过对建筑结构的合理设计,可以保证建筑物的稳定性、安全性和美观性。
然而,随着科技的进步和社会的发展,结构设计也需要不断地进行改进与创新,以适应新的需求和挑战。
本文将从几个方面探讨建筑结构设计中的结构改进与创新。
一、材料改进与创新在建筑结构设计中,材料的选择对于建筑物的性能起着决定性的作用。
传统的建筑材料如砖、混凝土和钢铁等依然被广泛应用,但随着科技的进步,新型材料的出现为结构设计带来了更加丰富的选择。
例如,纳米材料具有优异的力学性能和防腐性能,可以用于改善建筑物的耐久性和抗震性能。
另外,高性能混凝土、高强度钢材和复合材料等也为结构设计提供了更高的设计强度和抗风能力。
二、结构形式改进与创新建筑结构的形式对于建筑物的承载能力、空间布局和外观造型起着重要的影响。
传统的结构形式如框架结构、梁柱结构和拱结构等被广泛应用,但随着建筑设计理念的变化和技术的进步,新的结构形式也应运而生。
例如,薄壳结构、网壳结构和索结构等不仅具有轻巧、灵活的特点,还可以实现大跨度、大高度的空间布置。
此外,活化砖结构和模块化结构等也为建筑结构的改进与创新提供了新的思路和方法。
三、施工技术改进与创新施工技术是建筑结构设计中不可忽视的一环。
传统的建筑施工技术如混凝土浇筑、钢结构安装和预制构件装配等已经非常成熟,但随着工程复杂性的增加和工期要求的提高,施工技术也需要不断地改进与创新。
例如,现代化的施工方法如模具浇筑技术、智能化施工系统和机器人施工等不仅提高了工程的施工效率和质量,还降低了工人劳动强度和安全风险。
结构改进与创新不仅可以提高建筑物的性能和安全性,还可以满足人们对于建筑环境的需求和期望。
在设计过程中,结构工程师需要综合考虑建筑物的形象设计、功能需求和可行性要求,不断地进行创新和改进。
同时,与其他专业人员的协同合作也是推动结构改进与创新的重要因素。
总之,建筑结构设计中的结构改进与创新是一个不断演进的过程。
钢筋混凝土房屋结构的设计优化与性能提升钢筋混凝土房屋结构是目前广泛应用于建筑领域的一种主要结构形式。
在设计过程中,我们需要优化结构设计,以提高房屋的性能,如抗震性能、抗风性能和耐久性。
本文将探讨钢筋混凝土房屋结构设计的一些优化方法,以及如何提升结构的性能。
首先,在钢筋混凝土房屋结构的设计中,我们可以采用优化的结构形式。
例如,在平面布置上,采用合理的平面形状和布局,以优化结构的受力性能。
此外,还可以考虑设置剪力墙、框架结构和层间剪力连接等,以增强结构的稳定性和刚度。
其次,材料的选择对钢筋混凝土房屋结构的性能有着重要的影响。
我们可以选择高质量的混凝土和钢筋材料,以提高结构的强度和耐久性。
对于抗震设计而言,可以采用高性能混凝土和高强度钢筋,以增加结构的抗震能力。
此外,结构中的预应力钢筋也可以用于提高结构的荷载承载能力和变形能力。
另外,对于钢筋混凝土房屋结构的设计优化而言,结构的抗震性能是一个关键因素。
我们可以通过考虑结构的剪力墙布置、柱和梁的抗震设计和基础的合理设计来提高结构的抗震能力。
例如,采用抗震墙的设置,可以有效地分散地震作用,提高结构的整体稳定性和刚度。
在柱和梁的设计中,除了满足强度和刚度的要求外,还需要考虑抗震的要求,以确保结构在地震中的安全性能。
在钢筋混凝土房屋结构的设计过程中,我们还需要考虑结构的耐久性。
选择高质量的材料、合理的结构形式以及合适的施工方法是提高结构耐久性的关键。
例如,采用耐久性良好的混凝土,控制混凝土的含水率和施工质量,避免混凝土的龟裂和腐蚀等问题。
此外,在结构设计中还要注意避免重大构件之间的接触,以降低结构的疲劳和永久变形。
除了优化设计外,还可以借助现代技术手段来提升钢筋混凝土房屋结构的性能。
例如,利用计算机辅助设计和仿真软件,可以对结构进行全面的力学分析和优化设计。
同时,结构监测和健康评估可以用于及时掌握结构的状况,并进行必要的维修和加固措施。
此外,结构材料的科技创新和新材料的应用也为钢筋混凝土房屋结构的性能提升提供了新的机遇和可能性。
房屋结构设计中的建筑结构设计优化摘要:本文在简单介绍建筑结构设计优化重要意义的基础上,对房屋结构整体设计优化的相关概念进行了介绍,并从房屋结构选择、信息化技术使用以及节能三个方面对房屋建筑的优化方式进行详细的阐述。
关键词:结构设计优化方式节能环保1引言随着我国国民经济发展速度以及城市化进程的不断加快,国内的建筑行业也开始进入到飞速发展的历史时期,为经济的繁荣以及人民群众生产生活水平的提升做出了突出的贡献。
在房屋建筑的结构设计工作中,不仅要保证建筑内部空间与结构相互协调配合,而且还要保证房屋安全、实用,使房屋建筑从整体上更加的经济、美观。
由于房屋建筑与使用人员的生命财产安全息息相关,因此,设计人员必须要对房屋结构设计优化工作予以足够的重视,并根据房屋的实际情况与预算资金消耗找到合适于工程实际的优化方案,实现多种优化方式相互配合,通过信息化技术的参数计算,配合节能的先进理念,为房屋建筑工程的顺利、优质完工奠定坚实的基础。
2 房屋结构整体设计优化概述房屋建具有很强的系统性,各种结构的优化设计也往往需要涉及多方面内容,从宏观的角度来看,对于房屋建筑结构的设计优化可以大致分为整体结构和局部结构两种,其中,整体结构设计主要包括以下内容:1)对房屋建筑的基本结构进行优化;2)对房屋建筑的顶部结构进行优化;3)对房屋建筑总体维护、细节架构等系列问题进行优化;4)根据房屋建筑的具体特性,放大其基本功能和使用性等要素,对其资金损耗进行控制,提高自身的性价比。
在明确房屋建筑结构设计的优化的目的基础上,工作人员应充分利用有限的空间资源,有效控制资金损耗,加强提高建筑材料和器械的使用效率,让房屋建筑更加安全可靠。
根据以往的统计数据,通过房屋建筑设计优化之后,工程损耗可以降低5%~30%左右,因此,在房屋结构设计当中,对建筑结构设计的优化无疑具有非常显著的社会与经济效益,只有采取积极主动的优化态度,才能让房屋建筑可以更加的经济、实用,使现有资源的使用效益实现最大化转变。
建筑结构设计优化,提高结构设计质量建筑结构设计是建筑工程中至关重要的一环,其质量直接关系到建筑的安全和稳定性。
在实际工程中,结构设计的质量受多方面因素影响,如设计人员水平、设计软件的选择与使用、设计流程和管理等。
为了提高建筑结构设计的质量,我们需要进行结构设计优化,不断提升设计水平,确保建筑结构的安全可靠。
一、提高设计人员水平设计人员是结构设计中最核心的环节,其专业水平和经验直接决定了结构设计的质量。
为了提高设计人员的水平,可以采取以下措施:1.加强技术培训。
定期组织结构设计人员参加专业培训课程,了解最新的设计理论和技术,掌握最新的设计软件和工具的使用方法。
2.学习经验总结。
设计人员可以通过学习前人的设计经验和案例,了解各种类型建筑的特点和设计要求,积累设计经验和技巧。
3.提升综合素质。
设计人员不仅要有扎实的专业知识,还要具备良好的团队合作能力、沟通能力和创新能力,以保证设计工作的顺利进行。
二、优化设计软件的选择与使用现代建筑结构设计离不开各种设计软件的支持,设计软件的选择和使用对于设计质量至关重要。
为了优化设计软件的选择与使用,可以从以下几个方面进行思考:1.选择合适的软件。
根据不同的设计任务和要求,选择适合的设计软件,如STAAD Pro、ETABS、SAP2000等,提高设计效率和准确性。
2.熟练掌握软件的使用方法。
设计人员要熟练掌握所选设计软件的使用方法和技巧,确保能够快速高效地完成设计工作。
3.及时更新软件版本。
设计软件的不断更新和升级,可以提供更多的功能和优化的算法,设计人员应及时更新软件版本,以获得更好的设计体验。
三、优化设计流程和管理设计流程和管理对于结构设计质量同样至关重要,合理的设计流程和严格的管理可以确保设计工作的有序进行和结果的优质。
为了优化设计流程和管理,可以采取以下措施:1.明确设计任务和要求。
在设计开始前,明确设计任务和要求,包括结构类型、承载标准、抗震要求等,以保证设计工作的依据清晰。
建筑设计中的结构优化方法建筑设计是一个复杂而又关键的领域,结构设计是其中一个重要的方面。
优化建筑结构设计,不仅可以提高建筑的稳定性和安全性,还可以最大程度地减少材料和资源的消耗。
本文将介绍一些常用的建筑设计中的结构优化方法。
一、合理选择结构体系在建筑设计中,选择合适的结构体系是优化设计的第一步。
不同的结构体系适用于不同类型的建筑,如框架结构适用于高层建筑,悬索结构适用于桥梁等。
通过合理选择结构体系,可以减少结构的材料使用量,提高结构的性能。
二、考虑地质条件和环境因素在进行结构设计时,必须考虑到建筑所处的地质条件和环境因素,如地震、风载等。
通过进行综合分析,确定合理的荷载标准和设计参数,可以使结构在承受自然灾害时具有较好的抗震和抗风性能,提高结构的可靠性。
三、优化材料的选择材料的选择对于建筑结构设计至关重要。
优化材料的选择可以在保证结构强度和稳定性的前提下,减轻结构的自重,降低材料的消耗。
例如,使用高强度混凝土代替普通混凝土,可以减少混凝土的使用量。
四、应用先进的结构分析方法借助现代计算机技术,结构分析方法愈发精确和高效。
利用有限元分析等先进的结构分析方法,可以对建筑结构进行全面的力学分析,找出结构中的薄弱环节,并通过优化结构形式和构造来强化这些部位,提高结构的整体性能。
五、采用可持续发展原则在当今社会,可持续发展已成为趋势,建筑设计中也不例外。
优化建筑结构设计应遵循可持续发展原则,减少能源的消耗和环境的污染。
例如,通过采用节能技术和环保材料,可以降低建筑的能耗,提高建筑的生态性能。
六、加强与其他学科的交叉合作建筑设计是一个多学科交叉的过程,结构设计也需要与其他学科进行密切合作。
与建筑师、土木工程师、机电工程师等进行充分的交流和合作,可以使结构设计更加符合整体设计要求,实现优化设计的目标。
综上所述,建筑设计中的结构优化方法是一个多方面、多层次的工作。
通过合理选择结构体系,考虑地质条件和环境因素,优化材料选择,应用先进的结构分析方法,采用可持续发展原则,加强与其他学科的交叉合作,可以实现建筑结构的优化设计,提高建筑的整体性能。
建筑结构设计的优化方法及应用分析一、引言建筑结构设计是建筑工程的重要组成部分,其设计质量直接关系到建筑的安全性、经济性和美观性。
在现代建筑工程中,为了满足人们对建筑的不断提升的需求,建筑结构的设计也必须不断地优化和改进。
本文将围绕建筑结构设计的优化方法及其应用进行分析。
二、建筑结构设计的优化方法1. 结构材料的选择在建筑结构设计中,结构材料的选择是一个重要的环节。
不同的材料具有不同的特性,如钢材具有较高的抗拉强度和抗弯强度,适合用于横跨较大跨度的建筑结构;而混凝土则可以适用于承受较大压力的结构部位。
在进行建筑结构设计时,应根据不同的建筑结构特点和设计要求,选择最适合的结构材料,以实现结构的优化设计。
2. 结构形式的选择建筑结构的形式选择直接关系到建筑的整体布局和美观性。
在建筑结构设计中,应根据建筑的功能和要求,选择适合的结构形式,以优化建筑结构的设计。
对于较大跨度的建筑结构,可以选择桁架、梁桁、索带结构等形式,以实现结构的优化设计。
5. 结构分析的优化在建筑结构设计中,结构分析的优化是必不可少的一环。
通过对结构的全面分析和计算,可以找出结构的薄弱环节和不足之处,以进行优化和改进。
在进行建筑结构设计时,应进行全面的结构分析,找出结构的问题和瓶颈,以优化建筑结构的设计。
三、建筑结构设计优化的应用分析1. 实际案例分析以一座大型商业综合体的建筑结构设计为例,通过对其建筑结构设计的优化应用进行分析,可以看出,该商业综合体的建筑结构设计采用了高强度的钢结构材料,采用了桁架结构形式,结构布局和参数合理,经过全面的结构分析和优化,使其建筑结构具有较好的安全性和经济性,满足了商业综合体的要求和使用需求。
2. 建筑结构设计软件的应用在建筑结构设计过程中,可以通过建筑结构设计软件进行辅助设计和优化。
建筑结构设计软件具有完善的建模、分析和优化工具,可以帮助工程师进行结构的优化设计。
通过对建筑结构设计软件的应用分析,可以发现,建筑结构设计软件能够有效地辅助工程师进行结构的材料选择、形式选择、布局优化、参数设置和结构分析,实现了建筑结构设计的优化应用。
建筑结构优化设计方法及案例1.拓扑优化方法:拓扑优化是一种通过排列结构单元的方法,寻找出最优结构形态。
该方法能够在满足强度和刚度等约束条件的前提下,最大限度地减少结构的材料消耗。
通过将初步设计的结构分解为数个小单元,并根据各单元的应力大小,逐步优化结构形态,达到最佳的结构性能。
拓扑优化方法广泛应用于钢、混凝土等材料的结构设计中。
案例:日本建筑师高橋惠子设计的远足小屋。
该建筑采用了拓扑优化方法,在满足结构稳定性的同时,最大限度地减少材料消耗。
通过模拟不同力的作用下,结构单元的变化,最终形成了独特的山型结构,既满足了结构的功能性,又具有美观的外观。
2.材料优化方法:材料优化是指通过选择或改进材料的性能,以提高结构的性能。
材料的选择和使用直接影响到建筑结构的强度、刚度、耐久性等方面,因此,通过优化材料的使用,可以使得结构在构建和使用过程中更加经济高效。
案例:LOT-EK建筑师事务所设计的"潘典佛-邢卫"酒庄。
该酒庄利用了旧货集装箱作为建筑材料,不仅降低了建筑成本,还提高了建筑的可持续性。
这种创新的材料使用方法既满足了结构的需求,又为建筑带来了独特的外观。
3.结构形式优化方法:结构形式优化是指通过改变结构的形式,以提高结构的性能。
不同结构形式对于力的传递和分担方式不同,通过优化结构形式可以改善结构的强度、刚度等性能。
案例:跨度草图建筑工作室设计的荡架式房屋。
该建筑采用了荡架式的结构形式,通过将房屋悬挑在支撑柱上,减少了地面的占地面积,提高了房屋的使用效率。
这种创新的结构形式不仅满足了人们对于住宅的需求,还具有较高的建筑性能。
房屋结构设计中的建筑结构设计优化摘要:一个建筑要达到精美的效果,设计师需要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。
在房屋结构设计中,要采取适用、经济、安全、便于施工和美观这五种效果措施。
房屋结构设计中,应用建筑结构优化设计方法可以满足这一要求,保证建筑美观、造型优美,同时又能够便于房屋的施工,使房屋安全、经济、适用。
在进行建筑设计的实践过程中,应加强实践探索,降低经济成本,以达到经济效益的最大化,从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的情况下合理进行结构设计。
建筑结构设计优化是一个十分复杂且具有比较强的综合性的系统性问题,因此我们一定要加大对于建筑结构设计优化方法的深入探究的力度。
本文对于建筑结构设计优化方法的应用意义进行了研究,并对建筑结构设计优化的具体的方法与步骤进行了相关的详细介绍,对于我国的建筑结构设计行业具有一定的建议作用。
关键词:建筑结构设计;优化方法;房屋结构设计引言:当前,随着我国经济快速发展,人们对于居住条件和生活环境要求越来越高,利用结构设计优化技术对建筑房屋进行优化设计,使其结构和美观相互协调,同时安全、经济、适用和便利是改善人们居住环境的重要手段。
房屋结构设计优化理念注重以实际情况为准则,根据工程建设的基本情况,以控制造价成本为中心来进行结构优化设计,其内容就是利用对建筑的基础结构、屋盖系统结构方案和围护系统结构方案等环节,建立起一种关于结构优化设计模型,通过对各种不同的影响变量参数中的关键参数进行科学的计算,确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。
房屋建筑结构优化设计意义重大,一方面是大大提高建筑结构经济性,房屋建筑进行结构设计优化可节省材料,有利用抗震,减少内外表面装修,提高了其受力性能,增强了建筑的经济性能。
二是结构优化设计大大降低了建筑工程的成本造价。
节约用地,大量资料表明,房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右,同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化,能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调,提升了建筑工程结构设计的经济性。
房屋建筑结构设计优化技术在现实的运用中,可以达到物美价廉的效果,不仅实现了房屋的美观和实用性,而且突出的节约了工程造价。
在每个投资者眼中,在保证建筑结构可靠性和科学性的前提下,同时在建筑长远效益下,最大程度的节约工程成本,是首先考虑的因素,这样才能实现可持续性发展,用最低的投资成本获取最大的经济效益。
一、结构设计优化方法依据设计的要求,把力学概念与结构优化设计进行有机结合,让参与计算的量部分可以以变量部分出现,进而形成结构设计优化方案域,运用数学手段,在域中找到可以满足要求的结构优化最佳设计方案。
由此可见,结构优化设计不仅可以提高整体设计水量及设计质量,还可缩短设计周期,从而降低整体工程造价,提高经济及社会效益。
房屋工程分部结构优化设计包括: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括选型、布置、受力分析、造价分析等内容,在实施过程中,不仅要按照一切从实际出发的原则,更应该结合具体工程的实际情况,围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。
在满足设计要求后,在进行结构设计时应该尽量缩小刚度、质量中心的差异使平面布置规则,水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。
为降低应力集中,竖直方向上应避开使用转换层。
结构优化设计的本质以力学理论和数学规划理论为理论基础,以计算机技术为工具,对建筑结构涉及到的各个变量进行寻找优化决策的先进的设计方法,其本质就是求极值问题。
(1)优化数学模型。
建立正确合理的优化数学模型是结构优化设计的关键步骤,基于正确的优化数学模型是得到正确优化结果的基础。
例如,在优化模型中,数学模型中的等式约束个数应当小于设计变量的个数,这样才能求得最优解。
(2)优化数学算法和优化迭代控制。
对于建立的优化数学模型,虽然可用的优化算法有多种,但是采用不同的优化算法所得到的优化效果和所花费的求解时间会有差别。
所以,快速、有效的数学优化算法也是结构优化设计的一项关键技术。
(3)结构分析方法。
绝大多数的结构优化设计问题难以采用解析法求解,而是采用数值法的方法。
数值解的寻优实际上是一个优化迭代过程,而每次优化迭代都需要进行结构分析。
实现以上提到的关键技术需要经过建立可靠的优化模型,然后采用适当的优化算法进行求解。
这其中选择计算简便且正确率高的优化算法显得尤为重要。
二、结构设计优化技术的意义所在在房屋结构设计中运用建筑结构设计可以起到非常好的效果,这不仅可以使房屋看起来更加美观,用起来更加实在,而且也能够节省大量的造价,起到良好的效果。
几乎每一个建筑商都希望,在建筑结构的长远效益得到满足的情况下,应尽可能地降低建筑结构的近期投资,与此同时,保障建筑物结构的可靠性和科学性。
只有这样,才能顺利实现可持续发展,得到更多、更大的经济效益。
采用设计优化的方法与采用传统房屋结构设计方法相比优点是十分明显的,它可以使建筑工程造价得到大幅度降低,降幅达到35%。
要实现优化方法的技术性问题,材料的性能要合理利用起来,争取协调好建筑结构内部的各单元,达到建筑规范所规定的安全水平。
同时,优化方法的技术性实现还可以合理决策建筑整体性方案设计,它可以有效实现建筑设计的经济化、实用性和适用性的良好目标。
第一点,结构设计和用地之间的关系。
在多层或者高层的民用建筑中,我们常说的总建筑的面积具体讲是每层的建筑面积之和,如果层数越多,那么单位建筑的面积分摊的占地面积相应的就会越小。
然而随着层数日益变多,总体住宅高度也会不断上升,随之屋子间的距离也相应的变大。
通过这一阐述我们了解到,用地节约的多少并不会根据建筑楼层增加而按一定的约数变高。
第二点,结构设计和造价之间的关系。
一般建筑的楼层会在一定程度上影响到单位建筑的面积,但对每部分的结构来讲,具体的影响程度是不一样的。
在屋盖的区域,无论有多少层,都统一使用统一相同的房屋盖。
它跟层数增加无关,所以对屋盖的资金投入也不会加大。
因此,屋盖处的单位面积资金投入会根据层数的不断上升而表现出很明显的降低。
在建筑的基础处,每层都共同使用一个基础,因此随着层数不断增加,相应的基础结构承受的荷重就会增加,因此我们必须要增加基本的荷载力。
基础地区的单位开销虽然会根据层数的增加而呈现出降低的意思,但是这种意思并不像屋盖那样如此明显。
一些承重体,比如墙、梁或者柱等,会随着层数的不断增加而不断地增加荷载能力以及抗震能力等,相应的这些分部的单位房屋造价会有一定的提升。
第三点,高层住宅结构设计与经济性的关系。
一般而言,住宅层数高矮将本质的影响住宅开销,其根本原因乃是伴随层高不断上升,墙体面积和柱体积也会慢慢上升,而且会加大结构自重,进而还会增加柱以及基础承受荷载力,于是让电气以及水卫的管线同比例变长。
如果将层高降低,那么可以有效地节省材料物资,而且还可以节约能源等,对于抗震非常有利,能最大程度的节约金钱输出。
另一方面,减少层高不但可以降低房屋的高矮,有效地缩小建筑和建筑间日照的距离,所以降低层高也在一定程度上对于节约土地资源有很大的作用。
三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤(一)结构优化模型房屋结构整体优化设计方法分以按3个步骤进行。
首先,选择设计变量。
一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量,如目标控制参数(结构造价C1和损失期望C2)和约束控制参数(结构的可靠度PS);而将那些对设计要求来讲,变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数,这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量;其次,确定目标函数。
寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率,从而使总费用最小;第三,确定约束条件。
房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件,则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。
在设计中,要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程,则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较,保证各约束条件都符合现行规范的要求,以实现最优设计。
(二)设定优化设计计算方案房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题,一般情况下,在计算过程中,应转化问题求解,即将有约束优化问题转化为无约束问题。
可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。
(三)进行程序设计根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法,编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
(四)结果分析对计算结果进行分析,确定最优设计方案。
在上述步骤的执行过程中,涉及的问题包括多个方面,所以要全方位、多角度地考虑。
这主要是因为建设投资这项工程的耗资非常大,涉及到的情况非常多,所以,总法则和考虑必须综合进行,不能片面地追求资金的节约而不顾设计的优化作用。
技术与经济之间存在一对矛盾,要能够正确处理,因为它是控制投资中至关重要的环节。
因此,在设计中片面强调经济节约是不正确的,应满足技术上的相应要求,使项目达到相应的功能倾向,与此同时,要反对重视技术,轻经济、设计保守浪费的现象。
结构方案的建立过程即工程结构设计。
伴随急速更新发展的计算机硬、软件产业,凭借计算机、力学、数学一系列方法,将结构设计做到最优化技术推广。
结构优化设计及传统结构设计其设计原则和过程是相同的,不同之处在于传统设计缺少安全、经济性作为衡量准则。
最优设计则是在安全、经济准则基础之上,利用计算机作为辅助技术,非常便利地实现了分析计算、设计、出效果图等整套程序的自动化,大大提升了设计整体效果及质量。
为了达到降低工程造价之目地,在不更改使用性能的基础之上,就要对结构进行最优化设计。
由此可见结构设计优化技术的应用已经是较为宽广的课题之一。
它不仅应用于项目的前期、整体、抗震设计,在旧房改造期间的各个环境均有广泛应用。
结构设计优化技术在应用实践中应注意的问题如下:建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案,并参与结构设计优化,就会争取到非常优秀的开端。
但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多,如果能对建筑类别有所针对,并进行合理选择结构设计优化方案,将降低建筑的总投资成本,因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计,考虑结构的合理及可行性。
概念设计主要作用于无具体数值量化现象,比如无确定性的地震设防烈度,现实难免与计算式存在区别,那么设计时应采取概念设计方法,使数值成为辅助及参考根据。
为达到最佳优化设计效果,设计人员应该灵活运用结构设计优化方案。