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房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的分析
【摘要】建筑结构设计在设计优化过程中十分重要,由于一个合理的结构的设计方案不但能够使得建筑工程到达技术上的要求,还能够降低经济上的消耗。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。本文作者经过多年设计院工作经验,对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。
【关键词】结构设计;建筑结构;优化技术;应用
中图分类号:TB482文献标识码: A
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、民用建筑结构设计和经济性的关系
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