仲立松
【摘要】建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化是提升建筑質(zhì)量,降低建筑成本的有效手段。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的內(nèi)容進(jìn)行綜述,探討建筑優(yōu)化的意義,探討建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的流程與優(yōu)化技術(shù),分析其應(yīng)用,期望能夠?yàn)榻ㄖ?yōu)化結(jié)構(gòu)技術(shù)工程提供參考。
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化;房屋建設(shè)
隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)于建筑的要求越來越高。建筑工程的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,建筑面積越來越大,建筑層數(shù)越來越高,要求建筑成本控制與建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù),對(duì)建筑工程提出了更多的挑戰(zhàn)。采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù),提高設(shè)計(jì)水平,能夠降低當(dāng)前的投資成本,提升建筑質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要包括房屋整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化和內(nèi)部細(xì)節(jié)的優(yōu)化,在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)中,對(duì)相關(guān)的制約因素進(jìn)行分析,落實(shí)優(yōu)化技術(shù)措施,提升優(yōu)化水平,能夠促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提升。本文從建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念與優(yōu)化技術(shù)探討建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)措施。
1、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)概述
1.1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)概念
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,根據(jù)建筑工程的需求,考慮到布置、造型、造價(jià)等因素,運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)和方法,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),確保設(shè)計(jì)工程質(zhì)量與施工效率的技術(shù)的總稱。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)具有自身的顯著特征,設(shè)計(jì)過程中,需要在考慮建筑工程需求的基礎(chǔ)上,采取針對(duì)性的設(shè)計(jì)策略,對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比,選擇最優(yōu)方案,對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo),提升工程建設(shè)項(xiàng)目效益。
1.2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的內(nèi)容
房屋建筑最重要的是建筑安全以及使用價(jià)值,對(duì)于建筑工程而言,在保障建筑質(zhì)量的前提下,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體而言,建筑工程優(yōu)化的主要內(nèi)容包括對(duì)房屋的整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及房屋細(xì)節(jié)構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì),通過整體和部分的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),逐步進(jìn)行劃分,從而獲得最優(yōu)化的分析設(shè)計(jì)。
1.3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的意義
通過優(yōu)化設(shè)計(jì),能夠提升建筑空間的使用效率。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),能夠提升設(shè)計(jì)水平,對(duì)各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的安排,確保建筑結(jié)構(gòu)的美觀實(shí)用,同時(shí)有利于降低建筑工程造價(jià)。實(shí)踐表明,建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠節(jié)省成本5-20%,從而提升建筑工程效益。
2、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)組成
為了提升建筑的建設(shè)質(zhì)量,具體的優(yōu)化技術(shù)包括以下方面。
2.1 概念優(yōu)化設(shè)計(jì)
概念優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括以下的技術(shù):(1)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,房屋建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)首先需要選擇設(shè)計(jì)變量,設(shè)定目標(biāo)控制參數(shù)與約束控制參數(shù),確定目標(biāo)函數(shù)與約束條件,對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)條件、尺寸約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、應(yīng)力約束、變形約束等參數(shù)進(jìn)行確定,將設(shè)計(jì)的約束條件與目標(biāo)約束條件相比較,選擇最優(yōu)的約束條件,使設(shè)計(jì)成本最小,從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì);(2)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案,合理選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案,可以選擇復(fù)合形法、拉氏乘子法等方法,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算;(3)進(jìn)行程序設(shè)計(jì),采用合理的計(jì)算程序與結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,編制功能齊全、運(yùn)算速度快的綜合程序;(4)結(jié)果分析,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,從成本、施工等多角度進(jìn)行計(jì)算,確保計(jì)算結(jié)果滿足安全的需求,確保優(yōu)化設(shè)計(jì)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工。
2.2 樁基優(yōu)化技術(shù)
建筑結(jié)構(gòu)樁基優(yōu)化措施包括以下方面:(1)樁靜載荷試驗(yàn)以及單樁承載力調(diào)整,基礎(chǔ)試樁以及工程樁的檢驗(yàn)可以看到,近年來許多基礎(chǔ)樁的承載力大于計(jì)算值,因此在計(jì)算的過程中,采用試驗(yàn)樁的實(shí)際承載力進(jìn)行樁基基礎(chǔ)的計(jì)算,能夠提升樁基工程的承載力穩(wěn)定性,降低樁基工程成本,提升樁基工程的效益,在樁基結(jié)構(gòu)優(yōu)化中,需要按照試驗(yàn)樁進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)與施工,按照樁基承載力以及荷載試驗(yàn)進(jìn)行研究,通過調(diào)整單樁承載力的特征值,優(yōu)化樁基數(shù)量計(jì)算;(2)樁身配筋調(diào)整,根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》對(duì)樁承載力以及裂縫控制的要求,在樁基計(jì)算中,需要對(duì)不同鋼筋級(jí)別對(duì)承載力的影響進(jìn)行分析,在對(duì)樁基計(jì)算的基礎(chǔ)上,合理計(jì)算配筋率,將樁身配筋進(jìn)行計(jì)算,在確定樁靜荷載和樁中心距等參數(shù)的情況下,按照樁基頂部能夠承受的豎向力計(jì)算配筋率。建筑主體結(jié)構(gòu)的計(jì)算中,部分結(jié)構(gòu)的柱墻底彎矩非常大,在計(jì)算的過程中,通過配筋率的計(jì)算嚴(yán)格控制裂縫,在確保靜荷載力、彎矩等參數(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行配筋計(jì)算,確保所有樁基的配筋率均能滿足樁基礎(chǔ)的承載需求,滿足樁基裂縫控制的目的;從樁身出發(fā),將樁身中部以下部分進(jìn)行減半處理,從而減少鋼筋用量,降低工程成本。
2.3 施工優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)
施工優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括以下的流程:(1)結(jié)構(gòu)整體和局部優(yōu)化,建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)該具有層次慈寧宮,從設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)體系、安裝體系等多層次的體系,結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的需求,確保設(shè)計(jì)體系的完整性,除了結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)之外,還需要從材料選取、構(gòu)件選擇、結(jié)構(gòu)類型等方面完成優(yōu)化選擇,確保所選擇的材料滿足建筑結(jié)構(gòu)的需求,從整體入手,細(xì)化設(shè)計(jì)工作,提高設(shè)計(jì)水平;(2)樁基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化,從樁基礎(chǔ)施工開始,合理選擇樁基施工技術(shù),當(dāng)前常用的樁基礎(chǔ)包括預(yù)制樁和灌注樁兩種不同的類型,灌注樁的施工難度較高,預(yù)制樁的質(zhì)量可靠,能夠顯著提高地基承載力,根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)與建筑工程的需求選擇樁基礎(chǔ)施工技術(shù);在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)建筑方案合理布置柱、剪力墻等豎向構(gòu)件,保證其滿足側(cè)向剛度和承載能力的要求的前提下,達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性;(3)不同階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對(duì)建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、細(xì)部結(jié)構(gòu)等各部分設(shè)計(jì)時(shí),從整體到細(xì)部進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中,除了確保建筑的設(shè)計(jì)安全之外,還需要保障設(shè)計(jì)的美觀,在建筑結(jié)構(gòu)柱、墻的設(shè)計(jì)中,在保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,盡量簡化建筑系統(tǒng),選擇自重較輕的原料,以實(shí)現(xiàn)減輕結(jié)構(gòu)自重的目的,同時(shí)確保各部分的結(jié)構(gòu)美觀,在應(yīng)力集中、受力方向較多的轉(zhuǎn)角區(qū)域進(jìn)行加固措施,確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。
3、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用策略
3.1 前期優(yōu)化設(shè)計(jì)
前期設(shè)計(jì)是影響建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在建設(shè)過程中,需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的需求,考慮到結(jié)構(gòu)的合理性以及可行性的情況下,對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)。在前期設(shè)計(jì)中,除了確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足建筑的需求之外,還需要結(jié)合建筑的成本、計(jì)算設(shè)計(jì)等方向進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)合理的建筑方案與施工方案,盡量降低總投資,確保設(shè)計(jì)的合理性。
3.2 合理的運(yùn)用概念設(shè)計(jì)
概念設(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,在概念設(shè)計(jì)中,通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,再此基礎(chǔ)上提高房屋性能、經(jīng)濟(jì)性,確保房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中,合理的運(yùn)用計(jì)算程序,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境與建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部進(jìn)行分析,合理的篩選設(shè)計(jì)方案,從而選擇最優(yōu)的概念設(shè)計(jì)方案。比如在地震區(qū)的建筑設(shè)計(jì)中,需要對(duì)地震區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析,考慮到建筑結(jié)構(gòu)減震的需求,合理的選擇結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案;在概念設(shè)計(jì)中,合理的選擇設(shè)計(jì)軟件與信息技術(shù),根據(jù)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷,確保最終方案的適用性與經(jīng)濟(jì)性。
3.3 解決房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際復(fù)雜問題
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中,需要考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜問題,從前期設(shè)計(jì)開始,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)管理,通過概念優(yōu)化設(shè)計(jì),加強(qiáng)建筑物的抵御能力,確保建筑物能夠抵抗外部環(huán)境的影響,增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性,同時(shí)達(dá)到合理的節(jié)省建筑總的建造成本。
4 結(jié)語
建筑是凝固的藝術(shù),建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是確保建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效措施,對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)具有重要的意義。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工的原則,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體以及細(xì)部進(jìn)行合理設(shè)計(jì),有效的發(fā)揮建筑的空間效果,降低建筑成本,優(yōu)化設(shè)計(jì)的各個(gè)部分,提升設(shè)計(jì)水平的提升,提升建筑工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn) :
[1] 師永國 . 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用分析 [J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向(上),2014,(6):162-162,163.
[2] 趙攀 . 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用研究 [J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì) ,2015,(9):2271-2271.
[3] 岳欣 . 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討 [J]. 房地產(chǎn)導(dǎo)刊 ,2015,(16):122-122.