工业建筑结构设计优化

工业建筑结构设计优化（精选12篇）

工业建筑结构设计优化 篇1

工业建筑的设计风格根据设计人的经验和角度不同存在差异, 我国目前普遍采用的形式为钢筋混凝土结构和钢结构。本文针对工业建筑结构的设计优化提出了一些个人观点, 仅供设计人员及施工人员参考。

一、设计基本原则

1. 设计材料选用原则

针对不同建筑强度要求选择不同型号的钢板, 如受力构件选择Q235-B、平台板选择Q235-A、吊车梁选择Q345-C等。选择的钢材要通过国家相关的质量检测体系认证, 确保质量可靠。在一些特殊要求的工程中要选用特种钢材, 如高炉炉壳选择BB503、转炉平台选择铸铁板等。

在钢板型号确定后, 按照钢板的型号配置对应的焊条。如受力构件Q235-B选用E4315焊条, 受力构件对焊接要求等级为一级, 必须有足够的焊接牢固度才能承担起结构受力主体的重任, 没有特殊要求的结构可以选择E4301型焊条。依据相同原则, 助焊剂和焊锡丝也应该视具体情况分别对应选用。

螺栓和螺母也有性能等级之分, 同样要求符合相关规定。

混凝土的垫层与基层应分别采用C10和C25型混凝土, 结构受力较大的则应选用C30至C50。此外, 还有高温耐热性和防水性混凝土可供不同条件要求选用。

除了上述材料的选用外, 还应该注意钢结构的防锈涂装。避免结构生锈, 影响建筑的刚度和强度。

2. 设计基本要求

在对钢结构应力和变形的控制中, 有一些要求:钢梁应力≥强度设计值乘以90%;钢柱应力≥强度设计值乘以95%;钢构件变形=变形容许值乘以100%。

在钢筋混凝土中, 结构配筋要求为:框架梁配筋率在1.2%~1.7%之间;框架柱配筋率在0.7%~1.1%之间;独立基础配筋率大于等于0.15%;单桩单柱承台0.1%。结构设计要围绕安全性强、经济合理度高、工程质量高这三方面, 并要依照国家规程, 遵守国家规定来执行。

二、建筑结构优化方法

1. 结构优化模型和方案

建筑工程可以在基础结构方案、屋盖系统方案及围护结构方案三方面对建筑模型进行优化。在选型、受力分析和造价分析相关联的实施过程中, 围绕综合目标进行优化, 确保刚度达到质量要求, 并控制载荷扭转力小于规定数值。通过选择参数、建立函数、约束条件确定的方法来对建筑工程进行结构优化, 过程中设计的多个变量和约束条件属于非线性优化。方案完成后, 编制对应的运算就可以实现对结果的最终优化。

2. 建筑结构优化注意点

(1) 要注意前期方案的参与

目前, 大部分建筑师并不参与前期方案结构设计, 对结构合理性和可行性考虑欠妥, 给后期设计人为的提高了难度, 这就提高了工程的总投资额。在前期就引入结构优化的理念不仅能从全局角度更合理的考虑工程的分布, 更能够节省投资, 在工程开端有效的进行控制。

(2) 根据不同建筑工程所在的地质条件和土壤成分选择合适的地基基础结构来设计优化方案。

(3) 注意细部结构设计的把握。

如浇筑的异形板拐角容易产生裂缝, 可以划分为矩形板来避免。在钢筋的选择方面, 注意极限抗拉力和塑性的要求等。

三、工业建筑设计优化举例

1. 电厂煤斗

煤斗属于大型设备, 具有体积大、高度高的特点, 会产生水平地震作用。对其支承构件造成的附加弯矩、扭矩等内力, 则需要相应的计算补偿其附加内力。具体做法为:在设备重心位置增加设置支承结构, 降低附加内力;在支承梁杆轴心垂直的方向增设梁结构, 使支承梁的扭矩转成为作用于梁上的弯矩。而梁的抗弯能力是非常强的, 从而使危险转移;支承结构抗扭配筋加强, 楼板强度加强。

2. 磨煤机隔振

火电厂的发电离不开将煤炭作为燃料, 磨煤机是重要的设备工具。振动程度较大会干扰其他设备的正常运行, 尤其是配电装置和发电机组所在的控制室。为了解决这些外界干扰问题, 弹性支承系统应运而生。该系统隔振能力较好, 使用弹簧隔振器来消除振动的影响效果明显。通过实际证明, 磨煤机基础采用弹簧隔振系统后, 与常规块式基础相比具有许多优势。

(1) 采用弹簧隔振系统后, 磨煤机基础台座的体积或重量大约只有常规基础块的一半。因而减小了占地空间, 有利于工艺布置。

(2) 采用弹簧隔振系统后, 减小了磨煤机产生的振动, 减小了磨煤机对周围厂房及工作人员的振动影响。不会有明显的振动传递到主厂房上。基础的隔振效率可达到90%以上, 并可降低噪声。另外, 由振动引起的锅炉及锅炉内衬的损坏和由于振动而造成的火力发电厂的运行事故也可以避免。

(3) 由于磨煤机基础台座与锅炉房厂房结构分离, 磨煤机基础的施工相对独立, 并有很大的灵活性。磨煤机基础的施工可以交叉进行, 可以缩短施工周期。

(4) 简化磨煤机的调平, 其基础沉降可以通过弹簧隔振器得到调平。

(5) 采用弹簧隔振系统后, 磨煤机本身所受的动荷载很小, 降低了磨煤机的磨损, 使磨煤机的运行可靠性提高。同时还可以延长磨煤机的使用寿命, 延长磨煤机的大修周期。

(6) 与常规基础相比, 采用弹簧隔振系统后, 磨煤机基础的振动具有可控性。采用弹簧隔振基础后, 传到基础下面的荷载较小, 因而可以减少地基基础的处理费用。

3. 吊车水平载荷

很多工厂的生产都需要吊车运送沉重的货物, 吊车载荷分为水平和竖直两个方向。SAP2 000在结构分析中能够将吊车的水平载荷以等效静载荷的形式施加在排架柱上, 竖直载荷则通过移动静载荷方式施加。具体步骤为:纵向水平载荷的标准值确立;横向水平载荷的标准值确立;吊车水平载荷施加;吊车竖向载荷施加;吊车载荷输入。SAP2 000中的桥梁模块能够对吊车载荷结构进行整体优化, 减少数据计算人员的工作量。提高工作效率, 完成优化的设计需要。

四、结语

综上所述, 工业建设的结构设计是一项复杂的工作, 需要综合考虑各个方面的问题。从原材料的选用、设计的基本要求、设计方案的优化等方面, 结合工业建筑的结构特点。不断的优化设计方案, 做出更加经济且合理的设计。

参考文献

[1]姚大园.建筑结构设计优化方法及应用[J].江西建材, 2012.

[2]于胤.浅析工业建筑结构设计体会[J].中国城市经济, 2011.

[3]魏保敏.工业建筑结构设计体会[J].山西建筑, 2011.

[4]王铁勋.浅析工业建筑结构的设计优化[J].才智, 2012.

工业建筑结构设计优化 篇2

3.2完善工业建筑结构设计管理体系

在工业建筑结构设计优化中，常因为缺乏指导性的优化理念与量化标准，使得结构优化方案有很大的变动性，并对设计管理与施工管理造成不利影响。为了保障工业建筑结构设计优化工作的有效进行，满足现代工业建筑结构设计优化的需要，必须完善与之相匹配的管理体系，建立专业的指导思想与量化标准。对工业建筑结构设计的优化活动进行有效的管理与评估，采取针对性措施对优化进行规范管理，根据相关标准规范与思想理念对设计人员的工作进行指导和考核，实现对工业建筑结构设计优化的质量控制。

4结语

工业建筑的结构设计是一项专业性强、内容复杂的工作，对设计人员的专业素养与综合能力都有着很高的要求。必须充分结合企业自身特点，综合考虑生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等进行多种因素，对设计方案的性能、成本、结构、舒适度、建筑美学等多方面进行科学合理的取舍，选择合适的参数变量，根据优化方向针对性选择函数模型，确立科学合理的参数内容，做出最佳的工业建筑结构设计优化方案，实现设计的最优化。

参考文献:

[1]姚大园.建筑结构设计优化方法及应用[J].江西建材，，(03).

[2]王铁勋.浅析工业建筑结构的设计优化[J].才智，2012，(07).

简述绿色建筑的结构优化设计 篇3

【关键词】绿色建筑；结构优化设计

随着社会经济的快速发展，人们对居住环境要求的提高，对自身身体健康也越来越重视，基于此使得绿色建筑成为未来建筑领域的发展趋势。绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。那么如何实现绿色建筑呢？通常人们认为在绿色建筑的策划、设计和实施中，结构设计相比建筑、暖通、给排水、电气等其他专业，发挥的作用较小。而国家标准新版《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）对旧版标准（2006版）在结构设计方面进行了必要的提升与补充。修订的重点包括突出结构设计的重要性，而结构设计的关键就在于结构优化设计。以下从两个方面来论述绿色建筑的结构优化设计。

1、结构优化设计在绿色建筑中的作用

从绿色建筑造价方面分析。众所周知，绿色建筑与一般建筑相比建设成本略高，根据研究统计一星、二星级绿色建筑每平方米要增加50至100元左右，三星级绿色建筑要增加200元左右。从工程造价方面分析，建筑施工阶段大约决定了建安造价的20%，建筑设计阶段大约决定了建安造价的80%。而建筑设计阶段的结构设计就决定了整个建安造价的40%到60%以上，对于住宅来说大概是60%以上，对于公建大概是50%以上。同时，和发达国家相比，我国的建筑平均用钢量大大高于他们。与社会平均水平相比，经过结构优化的住宅和公建的钢筋混凝土工程项目，一般每平方米工程造价可以节省60到170元，钢结构或城市综合体潜力更大。由此可见，在节省建设资金方面，绿色建筑的关键环节是绿色建筑设计，绿色建筑设计的关键环节是结构优化设计。所以，结构优化设计是实现绿色建筑的重要途径。

从节约资源，保护环境、减少污染方面分析。目前，钢筋混凝土结构依然是我国建筑工程中的主导结构。我国的绝大部分建筑采用的是现浇的钢筋混凝土结构，大量的使用水泥、砂石、钢筋，其中水泥消耗了大量的能源，造成了大量的污染，国内砂石和铁矿石的资源在日益枯竭。最后建筑寿命终了拆除时，其废弃的渣块屑又难以回收再利用，将有巨大的垃圾需要处理，造成环境的大负荷。因此迫切的需要减少材料的用量，降低资源消耗，减少钢材、水泥的消耗，减少生产过程中的碳和其他污染物的排放，减小对环境的影响。而结构优化设计在降低建筑钢筋、混凝土消耗具有关键作用。

2、绿色建筑中结构优化设计方法

在国家标准新版《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）中，结构设计优化被提升为绿色建筑节材部分的最重要的内容。结构优化设计包括：对地基基础、结构体系、结构构件三个方面进行优化达到节材效果。

地基基础优化方面。地基基础是建筑结构主要的组成部分，关系到整个建筑结构安全性与经济性，多高层建筑下的基础厚重、混凝土和钢筋用量都很大，优化空间也很大，通过优化设计在建筑基础设计的安全性和经济性之间寻求一个合理的平衡点是结构基础优化的目的。首先从基础造型和布置开始，通过结构计算来验证基础方案的准确性和可行性，再根据规范和实际工程经验对建筑材料的选用进行合理的分析，使其得到充分的利用。基础工程的造价在整个建筑工程造价中所占的比例较高，尤其在地质条件比较复杂的情况下。因此在建筑基础优化中遵循合理造型、计算准确、材尽其用、符合规范的原则，对建筑基础设计进行合理、细致的优化，能够起到降低工程造价、节约资源的作用。

结构体系优化方面。目前，我国的建筑结构体系，从承重构件材料的类型来划分，主要分为木结构、砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构等四个主要结构体系。木结构是以上四种结构体系中最理想的绿色建筑体系。但由于我国的国情特点和木结构自身特点，在我国建筑领域占比重极小。砌体结构优化相对而言设计计算性不强，主要是概念设计优化和构造设计优化。可遵循以下原则：优先采用横墙承重或纵横共同承重；纵横墙的布置应均匀对称；纵横墙竖向应上、下连续，不宜采用上刚下柔的结构；钢结构以钢材制作为主的结构，属于绿色建筑结构体系，未来发展前景广阔。钢结构优化可遵循以下原则：选择结构平面布置合理的钢结构方案，方案结构的传力途径与受力尽可能简单、明确；加强设计连接节点优化；完善整体布置和构件设计。

钢筋混凝土结构是现今我国建筑工程中的主导结构。结构设计方案的优化的方法可分为截面优化、形状优化、拓扑优化、布局优化以及满应力优化等。结构设计优化可遵循以下原则：精确计算荷载值，准确理解规范；结构与建筑专业协调；合理的选用钢筋和混凝土标号；对结构体系的优化重点查看结构布置是否沿建筑高度采取了变截面或变壁厚或变材料强度等措施。总之，在优化设计的过程中，要以建筑结构的安全性、适用性和耐久性为基础，合理地确定结构的可靠度水平，采取最经济的手段，使结构具有各种预期的功能。

结构构件优化方面。结构构件设计比较具体，可定量分析，把握单体构件的设计也是实现总体优化设计的基础环节。钢筋的强度、混凝土的性能、构件的高度和宽度、箍筋的间距等方面的设计都影响结构构件的性能。不具备实用功能装饰性构件在建筑中大量应用，在施工中较少采用工业化生产的预制构件，都影响工程的造价。建筑功能、柱网跨度、荷载大小等因素对整体结构的优化具有影响。最后，需要重点查看结构优化文件中构件的应力比或柱轴压比、层间位移角等是否合理。

总之，结构优化设计是實现绿色建筑的重要方法，可以为绿色建筑节省资金，为社会节约资源、保护环境、减少污染，具有经济效益和社会效益价值。随着现代科技水平的发展进步，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等新的技术手段已运用到结构优化设计中来，使得结构优化设计技术手段更加丰富，在遵循“经济、适用、合理”的设计原则下，结构优化设计将为绿色建筑发挥更大的作用。

参考文献

[1]中华人民共和国住建部.绿色建筑评价标准（GB/T50378-2014）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

探讨工业建筑结构的设计优化 篇4

在煤仓间零米层通常都会摆放一定量的磨煤机, 这是发电厂必备的辅助设备, 倘若所使用的隔振设施不足就会有很大的振动, 容易触发事故, 影响到电站其他设备, 甚至有可能中断电站运行。由于传统的设计没有考虑到动力因素, 因此所使用的磨煤机的自身重量往往会是其基础块重量的1/5～1/2, 这样会增加隔振难度。因此, 可以采用弹性支承隔振的方法来增加隔振效果, 弹性支承隔振系统中要求使用的基础块要小很多, 而且在减少基础块质量的同时, 还能确定系统的正常稳定。可以使用加装圆柱螺旋压缩弹簧隔振器的方法来实现, 其中粘滞阻尼器与设备运行速度成正比时会产生很强的阻尼, 因此隔振效率高达九成。

以湖南某电厂为例, 介绍弹簧隔振技术对磨煤机基础的优化处理。该磨煤机基础弹簧隔振系统主要由基础台座、阻尼器以及弹簧隔振器三部分构成。通过业主提供的磨煤机设备的相关数据确定基础台座的厚度以及隔振原件的布局。磨煤机弹簧隔振基础则需要根据磨煤机制造商提供的有关资料进行动力计算, 以使磨煤机弹簧隔振基础安全运行得到保证。磨煤机的基础块借助弹簧隔振方法与传统的隔振方法相比, 具有很多的优点:磨煤机使用弹簧隔振方法的基础台座重量只有传统隔振法中基础块的一半, 可以节约大量的空间, 使得工艺布局更加合理。磨煤机使用弹簧隔振方法的基础振动具备可调控性, 因此荷载在传递过程中会大幅度减小, 处理地基基础的费用也会大大降低。磨煤机振动减弱, 对周围厂房和设备的影响也会大大降低, 这样由振动引起的锅炉及锅炉内衬的损坏以及由于振动而造成的运行事故也会得以减少或得到避免。

磨煤机使用弹簧隔振方法后, 其自身动荷载变小, 因此可以大大降低磨煤机基础的磨损率, 提高磨煤机的运行稳定性, 同时还能够有效地提高磨煤机的使用效率, 使磨煤机的大修周期得以延长。

2 借助SAP2000系统优化处理吊车荷载

通常工业厂房会配置吊车荷载, 主要包括水平荷载和纵向荷载两种, 以满足车间生产需要, 吊车的水平荷载是根据SAP2000系统对结构进行分析后, 利用规范的等效静荷载将其拖加到排架柱的相应位置上;另一种竖向荷载则是采用SAP2000系统对桥梁模块分析后, 采用静荷载移动的方式进行施加。其吊车梁平面布置如下图1所示:

2.1 借助SAP2000系统优化处理吊车水平荷载

首先, 定义吊车的水平荷载以及纵向荷载的标准值, 可以按照吊车单边轨道上所有刹车轮的最大轮压值总和的十分之一定义为吊车纵向水平的标准荷载值。由于刹车轮接触轨道的点就是纵向荷载的作用点, 因此两个作用点的方向相同, 也就是H纵=0.1n Pmax, 注:Pmax为吊车的最大轮压值, 通常厂家会有说明, n表示吊车单边的刹车轮数量。然后定义吊车水平荷载的标准值, 可以取值水平小车重量和吊车的额定起重量之和的百分比。也就是H横= (Q+G1) ×g×a%, 注:Q为吊车的额定起质量, G1为水平小车的质量, a%为不同吊车类型的规范取值, g为重力加速度。最后, 施加吊车水平荷载。主要按照规范等效静荷载的方式将其施加到排架柱的相应位置上。

2.2 SAP2000系统优化处理吊车竖向荷载

首先, 确定Pmax、Pmin值。Pmax根据生产厂家提供的相关资料确定, 而Pmin则根据以下公式进行确定:Pmin= (G+Q) ×g/n-Pmax, 其中G指吊车总质量;Q指吊车额定起质量;n指吊车每边的轮数, 对于有8个轮的吊车, 则n=4;g指重力加速度。其次, 施加吊车竖向荷载。主要通过SAP2000系统的桥梁模块, 以移动静荷载的方式将吊车竖向荷载施加到主厂房中。最后, 输入吊车荷载。根据吊车有关资料知Pmax=380kN, G=95t, Q=80t, G1=28t, n=4, 可得:

吊车的纵向刹车力度:

吊车的横下刹车力度:

吊车水平荷载可按照SAP2000系统规范等效静荷载的方式, 将其施加到排架柱的相应位置上, 竖向荷载可根据SAP2000系统的桥梁模块, 采用静荷载移动方式予以施加, 吊车梁在CL (A) 工况与CL (B) 工况的计算剪力结果与实际情况基本相符合。由此可见, 借助SAP2000系统对吊车荷载进行优化处理, 既可方便地将吊车竖向移动荷载输入进去, 又可将吊车荷载合理地纳入结构总体计算中, 使辅助手算工作量大大得到有效地减少, 进而达到优化工业建筑结构设计的目的。

参考文献

[1]SAP2000中文版使用指南 (第二版) [M].北京:人民交通出版社, 2011.

高层建筑结构优化设计论文 篇5

高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳;②框架-剪力墙结构，高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯间，通过核心筒承担水平荷载，抵抗地震力，整体稳定性高。但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患;③剪力墙结构，具有较好强竖向和水平向的承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制;④筒体结构，在电梯间及建筑外围布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。

1.2高层建筑结构选型的影响因素

高层建筑结构选型，除了受建筑需求影响外，其主要因素可归纳为：①环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等;②建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成;③建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构;④结构抗灾水平及现场施工、后期使用、运营维护等。

1.3结构选型实施案例

建筑空间结构的设计与优化 篇6

【关键词】建筑空间结构；设计；优化

当前我国的建筑行业发展十分迅速，建筑设计和施工水平不断提高，而人们对建筑设计也提出了更多的要求，当前，城市化的发展使得城市当中的土地资源越来越少，所以必须要更加合理的对土地资源予以应用，必须要采取有效的措施对建筑结构的空间予以改进和优化，只有这样，才能更好的降低工程的成本，提高工程的质量和水平。

1.建筑空间结构设计存在的特点

1.1空间的多变性

在当今的社会发展中，更多新的思想新的理念涌入到了现实生活当中，在建筑结构空间设计方面也提出了更高的要求，从某种角度上来说建筑结构的风格和标准是建筑设计水平的一个重要体现，当今，人们在设计的过程中也越来越追求多元的设计方式，这样才能更好的满足人们对建筑设计的客观要求，才能更好的促进建筑设计行业的发展和壮大。

1.2材料的多样性

在建筑结构设计和修建的过程中材料是非常多样的，在设计的过程中要根据空间不同位置的实际要求做好材料的选择工作，在对空间架构设计时，通常都会选择碳素钢作为主要的材料，时代的发展和进步使得新型的材料也广泛的应用在了设计和建设中铝合金和不锈钢就是两种比较常用的材料，不锈钢在应用中能够体现出十分明显的优势，其装饰性强，防腐蚀效果好，承重能力也非常强，所以在大厅和走廊等位置都可以使用，随着科技的不断发展，空间装饰材料也在不断的更新，所以在实际的设计中也通常会采用一些具有良好性能的新型材料，为了更好的适应新型材料的使用也一定要在设计工作中不断的用和新型材料配套的施工工艺展开施工工作，最近几年也研制出了一种新型的复合材料，这种材料在实际的应用中也取得了很好的效果，这主要是因为该材料自身的重量非常轻，而且其具有良好的自身清洁能力，具有较强的透光性，不易燃烧，同时强度上也远远超过了其他同类的材料。

1.3设计的经济性和环保性

在最近几年，建筑工程的施工中，原材料、能源和土地都需要比以往更加高昂的成本，同时，我国环境状况日益严峻使得人们对于环境因素越来越重视，这样的情况下会对建筑整体的结构设计造成十分巨大的影响，在建筑空间结构设计中，一方面要充分的对材料和资金进行有效的控制，同时在实际的工作中还要充分考虑到环保等因素，这样建筑空间结构设计才能更加适应时代的发展需求。

1.4设计的抗风性和抗震性

当前我国的土地资源正在处于锐减的状态，这样也使得建筑结构设计必须要采取有效的措施作出一些改变，只有这样才能更好的保证土地资源的合理使用，此外还要充分的考虑到建筑的抗震性能，保障建筑的安全性和稳定性。

2.建筑空间结构设计和优化的措施

2.1建筑空间结构设计应该朝个性化方向发展

在建筑空间结构的设计中，最为重要的因素就是人，所以设计师就是最终设计的决定性因素，在设计的过程中，设计师一定要充分考虑到人们的思维方式和对建筑实际功能的需要充分结合当地的经济和文化等因素展开设计工作，在设计中，格局是灵活多变的，基本上没有一个十分统一的形式，建筑的结构形式基本上都和设计师自身的设计风格和前人的影响有关，所以在工作中要善于总结前人的规律，以便为自身的设计工作带来更多的经验和灵感。

建筑空间设计的满意程度主要是受到了住户的审美影响，时代在变迁，人们的思维方式和审美表现都有了很大的变化，建筑内部的空间建设一定要充分的对用户的思维和审美观念予以考虑，在这一基础上充分的考虑到用户的个性化需求，此外还要为用户按照自己的思维方式去规划和装修空间提供一定的便利条件，此外在设计的过程中还要合理的布置房屋内部的通风和采光性能，让住户感受到更好的环境和更美的风景。

2.2建立、完善有效的材料管理制度

建筑材料的质量会对建筑工程的质量产生非常大的影响，所以在建筑设计施工的过程中，必须要建立一个全面科学的物资入库检验管理制度，同时还要保证材料入库管理的质量，在实际的操作中也应该严格的遵守相关的规定和制度，确保工程建设的顺利开展和运行，当前很多建筑物在设计和施工的过程中对材料的管理工作都不是十分重视，往往是材料出现了问题之后才开始对材料进行检查和验收。

某些供应商为了在实际的生产当中获得更大的利益，有可能会选择一些质量低劣的产品，开立虚假的证明材料，这样也就使得施工材料一直都无法保证其质量。如果出现了安全事故，就可能会出现非常严重的损失，在钢管的验收过程中通常都会存在这样的情况，，而在施工的过程中通常是对钢管的规格予以检查，但是对钢材自身的材质却不是非常的重视，这样一来就严重的影响了施工的质量和水平，所以在实际的操作中必须要严格的按照材料验收的制度或者是相关的要求把好质量关，确保工程能够得以顺利的进行。

2.3优化建筑空间结构设计，采用经济合理、环保适用的构思

当前，建筑空间更加强调个性化的建设，但是这也并不意味着可以对建筑随意的设计，在设计工作中，应该充分的根据空间自身的特点对其进行合理的设计，在这一过程中，一定要充分的考虑到成本投入问题，使其充分的体现出经济性，在建筑设计的初期阶段，还要响应绿色建筑的号召，提升环境质量。

2.4建筑空间设计中抗风性、抗震性的技术应用

建筑空间结构设计的过程中一定要考虑到大风和地震等一些自然因素对建筑稳定性的影响，空间动力的问题是建筑设计过程中非常重要的一个因素，抗震能力的研究更加的深入，在网壳的弹性分析等方面都有了非常大的进展。在网壳设计方面也更加的完善，当前对建筑空间进行构架设计的过程中，对地震的抵抗能力已经无法很好的满足当今社会的发展的要求，针对这样的情况，很多人也正在十分积极的去研究相关的策略，减少振能，空间结构建筑的稳定性业会得到显著的提升。

3.结语

建筑的質量和设计有着非常大的关系，所以在建筑设计的过程中必须要采取有效的措施对建筑空间进行合理的设计和优化，在优化之后的设计可以充分的满足人们的个性化需求，同时也要充分的考虑到人们的审美要求只有这样，才能推动建筑空间设计的高度发展，为人们创造出更加优美合理空间。 [科]

【参考文献】

[1]吴华.当前建筑空间结构的特征以及设计与优化[J].江西建材，2013（02）.

工业厂房建筑结构设计优化研究 篇7

1 解析钢结构设计优化的基本方法

直觉优化和概念优化是现阶段工业厂房建筑结构的两种优化方式。其中, 直觉优化指的是, 设计师凭借自身扎实的设计理论基础和丰富的设计经验, 选择出工业厂房不同区域的最优设计方案。也就是说, 在选择最优设计方案时, 设计师完全是根据自己的相关经验进行的一个主观判断, 这种设计方案没有经过科学的计算和检验, 一旦厂房的实际情况不在设计师熟悉的领域之内, 那么极有可能会存在诸多的不合理之处, 进而直接影响到厂房的使用效果, 所以这种优化方式具有一定的风险性。概念设计指的是设计师凭借丰富的设计经验, 并且采用科学的计算方法和检验手段对设计方案进行不断改进优化, 直至得到最佳的设计方案。在实际的工作中往往是直觉优化和概念优化这两种优化方式有机结合使用, 这样能够使建筑结构的整体布局更加科学。

2 钢结构厂房设计要点

2.1 加强防火设计。

钢材的导热性强, 并且当温度超过一定的限度时, 钢材的性能会产生很大的改变, 所以钢建筑结构的防火性能远远低于混凝土建筑结构。鉴于此, 建筑结构设计人员在进行设计时, 一定要着重做好防火和隔热设计。而不同行业的厂房其建筑结构的防火等级以及火灾危险性会有所差异, 在设计时要严格遵循国家的相关技术规范和防火规范, 采购的钢材料除了刚度、强度等性能要符合质量要求之外, 同时满足防火等级要求, 这样才可以最大限度减少火灾带来的生命财产的损害。目前, 可以通过在建筑的钢构件上涂刷防火涂料来增加钢构件的防火性能。此外, 设计人员还应该合理设计安全疏散通道, 确保突发火灾时, 工作人员能够及时疏散, 最大限度避免人员的伤亡。

2.2 加强防腐设计并定期做好后期保养工作。

我们都知道在空气中的氧气和水分的相互作用下, 钢结构十分容易出现氧化情况。如果长期处于潮湿的环境中, 那么钢结构被腐蚀得更加严重。钢结构被腐蚀之后其截面会随着腐蚀程度的加深而不断缩小, 同时表面出现的锈坑会使钢构件在使用过程中发生应力集中的现象, 进而降低厂房的使用寿命。因此, 设计人员要根据工厂生产的实际环境, 制定出具有针对性的、合理的设计方案, 并采取相应的防腐措施, 以确保钢构件的使用寿命。目前, 我国主要是通过在钢构件的表面使用防锈防腐涂料来保护钢材, 但是不同部位的钢结构其防锈防腐要求会具有很大的差别, 因此在涂刷时要根据相关要求进行, 而不是越厚越好。此外, 设计人员要在图纸上标记出容易出现腐蚀的部位, 这样后期养护人员才能够以此为依据进行厂房的护理工作。

2.3 屋面结构与支撑系统的设计优化。

设计人员要根据厂房的跨度、当地的抗震等级以及吊车的吨位等具体情况, 开展屋面支撑系统的设计。一般说来, 所有的钢结构厂房都要具备最基础的垂直支撑结构。如果厂房需要安装特重级桥式吊车或者配备大型振动设备, 那么厂房建筑结构需要使用纵向水平支撑结构。总之, 不同的厂房其需要的支撑结构也会有所差别, 这就需要设计人员具体问题具体分析。此外, 要根据国家相关规范以及厂房的实际情况设计合理的排水系统。国家规定, 钢结构厂房屋面的坡度不低于50, 如果是南方比较多雨的地区, 可以相应的增加坡度。

2.4 注重吊车系统的优化。

在厂房的施工和试用阶段, 往往需要运送和安装大型的设备或钢构件, 这需要吊车梁系统来实现。实践表明, 科学合理的采用连续梁系统, 能够大幅度降低钢构件的使用量, 并且还可以在很大程度上确保建筑整体结构的抗震性能和稳定性。

2.5 工业厂房建筑结构计算工作要点。

随着计算机技术的不断发展, 工业厂房建筑结构计算可以通过相应的软件进行计算, 但是并不意味着可以直接照搬软件程序的计算结果, 设计人员还需对计算结果进行进一步的研究和分析, 并结合自己多年的设计经验对其进行评估, 确保计算结果的科学性和准确性。比如, 我国大部分地区在冬季的时候常常会出现强降雪的情况, 为了避免因强降雪而造成的房屋坍塌, 设计人员在进行设计时, 需要取最大数值, 以确保厂房建筑在比较极端条件下还能够完好无损。

2.6 工业厂房立面设计优化。

人们常常会这有这样的认知, 觉得厂房只是用来满足工厂的工业生产, 只需满足生产需求即可, 无需考虑其立面结构的设计。但是现如今, 人们的审美越来越多元化, 很多建设单位对厂房的立面结构提出了更高的要求, 这就需要设计人员要充分了解到建设单位的需求, 使厂房更具设计感。

结束语

钢建筑结构是我国工业厂房目前比较常用的一种建筑结构, 其设计的质量及合理性直接决定了厂房的使用效果和寿命, 所以在设计之初一定要充分考虑到工厂的实际情况, 同时还要积极采用新技术和先进的设计理念, 以提高厂房建筑结构的有效性。

参考文献

[1]张莉娟.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].中国新技术新产品·工程技术, 2015, 23 (04) :124—125.

[2]闫晓欣.工业厂房建筑结构设计优化的探微[J].江西建材·建筑与规划设计, 2016, 05 (182) :37—44, 44.

工业建筑平天窗采光优化设计 篇8

笔者首先针对重庆地区工业建筑室内采光及热工状况进行了调研。调研的具体内容包括:测量室内平均照度值、室内外温湿度, 计算平天窗窗地比、平均采光系数等。并针对室内采光状况及夏季热舒适度状况做了的问卷调查。发现的问题总结如下:

1.1 采光系数值普遍不满足国家相应规范要求, 《GB/T 50033—2001建筑采光设计标准》中规定机加工车间的采光系数最低值为3%, 室内参考平面临界照度值为150lx;

1.2 采光均匀度普遍较差, 《GB/T 50033—2001建筑采光设计标准》中规定, 顶部采光时, 采光均匀度不宜小于0.7;

1.3 阴天时室内整体采光情况普遍较差, 局部区域白天依靠人工照明做补充;

1.4 缺乏遮阳设施, 普遍存在夏季室内过热现象, 室内热环境的舒适度差。

2 设计思路

影响采光系数和参考平面照度水平的最大因素是Ac/Ad。首先, 对分析模型进行能耗模拟, 探寻随着Ac/Ad的不断变化对各项能耗的影响, 从而从节能的角度确定合理的窗地比范围;然后, 根据能耗模拟的结果和室内光环境要求, 针对原方案提出改进型方案进行采光模拟;最后, 综合考虑能耗和采光的因素得出最佳采光方案。计算过程主要有以下三个步骤:

2.1 能耗模拟——通过能耗模拟确定Ac/Ad与能耗的关系, 对本厂房模型按照Ac/Ad从小到大分别进行全年能耗模拟, 研究Ac/Ad与建筑的能耗 (供冷能耗、供热能耗、照明能耗) 的关系, 从而确定针对本厂房模型的最佳Ac/Ad值范围。

2.2 采光模拟——根据能耗模拟结果, 设计几种采光方案, 然后选择冬至日 (一年中采光最不利的一天) 对其参考平面进行逐时照度、采光均匀度计算, 并综合考虑建筑室内反射系数、窗户挡光折减系数、玻璃透射率等各因素的影响。计算各方案的采光系数, 并研究与窗地比、天窗布置方式等因素的关系。

2.3 综合分析——通过对能耗模拟结果和采光模拟结果进行综合分析, 得出最佳采光设计方案。

3 建立计算模型及设定模拟条件

3.1 建立计算机模型

建立计算机模型, 定名为区域A, 尺寸30m×60m×12m。区域A北面为外墙, 其他三面为防火墙, 使用面积为1800m2。区域A模型见图1.

3.2 模拟条件

3.2.1 建议区域A内参考平面的采光系数、照度值及均匀度

重庆属于我国光气候Ⅵ分区, 区域A为涂装车间, 属于我国现行规范《GB/T 50033—2001建筑采光设计标准》中规定的采光等级Ⅲ级, 采光系数平均值Cav不小于3.6%, 室内天然光临界照度值为150lx, 采光均匀度不宜小于0.7。

3.2.2 能耗模拟条件

能耗模拟分析采用由美国劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 和J.J.Hirsch及其联盟 (Associates) 共同开发的能耗模拟软件e Quest。计算的初始设置条件如表1.

3.2.3 采光模拟条件

本文采光模拟采用美国劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 开发的采光模拟软件Radiance进行。具体而言, 研究模拟时间选择一年当中天然采光最不利的冬至日, 天空模型选择CIE全云天天空模型。使用该软件时考虑了以下条件:加载了重庆地区的气候资料、地理位置信息、建筑维护结构表面反射系数、天窗的维护系数、玻璃的透射率等。

4 模拟分析过程

4.1 能耗模拟分析

对于本模型, 建筑能耗主要有:照明能耗和制冷能耗 (重庆地区不考虑供暖能耗) 。模拟中采用CIE均匀天空模型, 全年分析了Ac/Ad取值从0, 1%, 2%, ..., 15%时能耗的节约量的变化趋势, 见图2。

从图2不难看出, 随着Ac/Ad的增大, 照明能耗节省量越来越大。但当Ac/Ad增大到5%以后, 照明能耗节省量增长变得平缓, 趋于恒定;而供冷能耗节约量随着Ac/Ad增大一直呈减小的趋势, 值得注意的是当Ac/Ad≤5%时, 供冷能耗年节约量变化非常缓慢, 但当Ac/Ad≥5%时, 供冷能耗年节约量减小的幅度明显增大;综合考虑供冷能耗和照明能耗年节约量的变化, 对于特定的空间区域A, 当Ac/Ad在5%~8%的范围内时, 可取得较好的节能效果。

4.2 采光模拟分析

模拟设计了三种平天窗布置方案, 见图3。A型为建筑设计方根据以往的经验提出的方案, B、C型是笔者根据能耗模拟得出的最佳Ac/Ad范围所提出的对比优化方案。三种模型的天窗面积、窗地比见表2。

选取冬至日9:00—17:00时段逐时模拟。三个模型均选取相同的相机视角, 除天窗布置形式以外其他所有条件均相同。例如墙面反射率为ρw=0.78, 天花板ρf=0.80, 地板ρg=0.25, 窗户构件挡光折减系数τc=0.8, 单层玻璃透射比τ=0.75等。三种模型的平均采光系数与窗地比的关系见表2.。A、B、C三种模型冬至日参考平面逐时照度模拟结果见图4、5。

由图4可见, A型仅在11:00—14:00时间范围内满足工作平面平均照度150lx的规范要求, B、C型在白天9:00—17:00范围内工作平面平均照度基本均达到规范要求。从平均照度水平上看, C型最佳, B型次之, A型最差。

由图5可见, 三个方案在冬至日9:00—17:00参考平面的照度均匀度, 同样是C型最佳, B型次之, A型最差。并且三方案中仅有C型9:00—17:00内平均采光均匀度达到规范规定的最低值0.7, A、B型均未达到, 且A型的均匀度最差。

4.3 综合能耗、采光模拟结果分析

4.3.1 Ac/Ad对能耗的影响

1) 随着Ac/Ad的增大, 照明能耗节约量刚开始迅速增加, 增加到一定程度慢慢变得平缓;2) 随着Ac/Ad的增大, 供冷能耗节约亮始终为负值并程下降趋势;3) 随着Ac/Ad的增大, 总能耗的节约量先增大后减小, 在5%~8%范围内时取得较理想的取值。

4.3.2 影响参考平面平均照度水平Eav的主要因素

1) 通过A、B、C型的采光模拟结果对比分析, 明显可以得到, Ac/Ad越大Eav越大;2) 通过B、C型的采光模拟结果对比分析, 可以得出, Ac/Ad相近, 天窗布置越均匀Eav越大。

4.3.3 影响天窗平均采光均匀度的主要因素

1) 其他条件相同的情况下, Ac/Ad越大采光均匀度越大;2) 其他条件相同的情况下, Ac/Ad一定, 天窗尺寸越小、布置越均匀采光均匀度越大;3) 采光均匀度一天内随时间有略微波动, 但变化不大。

4.3.4 得出相对最优方案

由能耗模拟结果来看, 最佳的Ac/Ad取值范围是5%—8%, 但分析采光模拟结果, B型、C型的Ac/Ad相近, 但C型无论是室内平均采光系数、冬至日室内参考平面平均照度值、采光均匀度均优于B型。虽然C型的Ac/Ad要略大于B型, 但两者都在最佳Ac/Ad取值范围之内。因此最优平天窗设计方案选定为C型。

5 结论

5.1 采光设计时应针对建筑地域性气候进行专门分析研究。重庆地处光气候分区中天然光资源最匮乏的第Ⅵ区, 经调研发现重庆地区的工业厂房天然采光现状并不理想, 并且存在夏季制冷能耗过大的现象。

5.2 在建筑采光设计过程中, 应进行采光热工一体化设计, 综合采光、能耗两方面的影响因素。本文通过采光和能耗模拟, 证实了对于平天窗的窗地比, 存在一最佳的平衡点 (范围) , 使得既能取得较好的采光效果, 又可以很大程度上节约建筑能耗。

5.3 在窗地比一定的情况下, 平天窗的尺寸规格、布置方式对室内的采光均匀度的影响很大, 在采光设计过程中应仔细推敲, 对提高采光质量可以起到事半功倍的效果。

5.4 建筑设计人员应提高自己对采光知识的学习, 重视采光设计, 掌握合理、准确、快捷的采光设计方法, 以适应我国快节奏的建筑设计市场。

参考文献

[1]严永红.商业中庭采光及照明经济性研究 (一) [J].照明工程学报, 1999, 10 (3) :13-18.

[2]陈红兵, 李德英, 邵宗义.办公建筑的天然采光实验研究[J].建筑科学, 2006, 22 (6) :14-17.

[3]郑洁, 彭鹏, 周玉礼.天窗昼光照明能耗特性的研究[J].暖通空调, 2007, 37 (7) :15-20.

[4]刘加平.建筑物理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

建筑结构设计成本优化探析 篇9

1 建筑的结构设计要点——板

1.1 板中钢筋的选择

在裂缝计算过程中, 考虑到它的结构板处于室内一类环境, 所以, 裂缝宽度应该取值0.3~0.4mm范围内为最佳。一般来说, 高层建筑混凝土构件裂缝并非受力承重所致, 而多为收缩及温度裂缝, 因此, 可以根据塑性内力重分布的思路来为混凝土构件进行计算和配筋。其裂缝验算公式如下:

由上式可知, 混凝土构件裂缝的宽度实际与钢筋的弹性模量是存在关系的, 但与钢筋的强度无关。目前, 利用HRB335级钢筋与HR4B400级钢筋对其构件裂缝进行控制, 由于二者弹性模量相同, 如果配筋量相同那么对裂缝控制效果也会一样, 所以, 可以采用性价比相对较高的HRB335级钢筋[1]。

1.2 板的选择

板的选择首先要考虑它的厚度, 而且厚度的取值完全取决于板跨及板上的荷载作用。高层建筑结构相对复杂, 要在许多方面实施宏观控制, 例如筒体的抗侧力构件设计、板厚度设计、单双向板与边界条件的区分等等。就以住宅建筑为例, 它的荷载不易过大, 并且也要配合电线敷设的具体需求, 所以板的厚度最低不能小于100mm, 而且板的跨度也不能过小。其设计的基本原则是保证通过内力控制来定量板的配筋, 尽量选择高强度配筋, 达到节省建筑含钢量的目的。而不是通过高强度混凝土来控制裂缝问题, 因为混凝土的强度并不会起到太多降低建筑结构含钢量的作用。通常情况下高层建筑项目都会采用HRB400钢筋来降低结构设计中的含钢量, 并选择大跨度双向板来缓解荷载问题, 实现成本优化目的。

按照我国的《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》中所提出的要求, 高层建筑采用大跨度双向板是相对合理的。而为了配合板的设计、节省钢筋, 则选择分板带配筋的方法。在这种方法中, 板的配筋计算主要分为两类:塑性理论与弹性理论。弹性理论中将混凝土视为是弹性体, 并按照该理论方法来求解大跨度双向板的内力变形状况, 这种方法相对更加安全, 所以被许多建筑项目所采用。相比较而言, 塑性理论则趋向于将混凝土作为弹塑性体, 并按照塑性理论来分析和求解板所存在的配筋状况和内力。分板带配筋方法的核心内容就是围绕双向板超静定结构的特点将它的受力内容重新基于塑性内力进行分配, 将双向板的实际受力状态归于常态化, 满足建筑正常使用环境下的极限状态, 也为工程项目取得了较好收益。

在板的构件中可以考虑采用冷轧带肋焊接钢筋网片, 例如在现浇板中就可以用它来取代普通钢筋。这种新型钢筋焊接网片主要用于板筋结构, 它所采用的是纵横钢筋点焊成网状结构, 并在均匀受力状态下也能起到黏结锚的作用, 再配合钢筋混凝土的横肋发生变形, 可以大幅度强化混凝土本身的握裹力, 避免混凝土裂缝的出现。再者, 利用冷轧带肋钢筋替代HPB235级钢筋其本质属于强代换, 所以没有必要再进行混凝土构件裂缝推理验算。如果高层地下室为非人防结构, 那么它的顶板、楼板和屋面板联系部位必然薄弱, 尤其是像地下室与一楼的转换层必须加强。它主要采用的是以最小配筋率为原则的双层双向拉通配合额外普通钢筋的综合性工艺, 再根据地下室顶板、楼板和屋面板的竖向荷载状况来调配钢筋的数量, 以合理计算地下室板结构构件中所需要的含钢量。如表1就计算了在不同型号钢筋的配比计算 (弹性、塑性计算) 后, 板中的含钢量变化。

根据《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》中的有关规定, 如果用钢筋混凝土梁来连接单向及双向板, 板的周边直径最小不能小于8mm, 且板与钢筋之间间距不能超过200mm。所以, 对板结构采用高强度钢筋后, 由于板底配筋依然大部分为构造配筋, 相比理论所节省的钢筋数量更多。如果是采用HRB400级钢筋, 其相比于HPB235级钢筋用量约减少10.5%~34.8%。而如果采用CRB550冷轧带肋钢筋则能够降低17.5%~33.4%的含钢量。因此, 板结构中板跨越大, 含钢量也就越低, 所节省的钢筋也就越多[2]。

2高层建筑的结构设计要点———梁

2.1 梁构件设计的配筋率分析

如果对高层建筑的结构梁采用侧面构造钢筋, 则最好选择直径为10mm的钢筋。而次梁截面由于在板的厚度与腹板高度上有所减弱, 所以可以不用设置侧面构造钢筋。在高层建筑的梁结构施工中, 经常用板底附加钢筋来代替次梁, 并按照最小宽度 (150~170mm) 和最小高度 (250~300mm) 来实施设计。由于梁的集中荷载处所采用的是附加横向钢筋结构, 并按照该结构设置计算, 所以, 附加箍筋可以在次梁的两侧各设置两个, 从而满足次梁的集中荷载需求。而如果主次梁高度等高, 那就可以选择不对其设置附加钢筋, 降低梁设计的含钢量使用。

如果以梁构件设计的角度来看, 不应该对高层建筑中配筋率低于1.5%的梁选择适当增加梁宽来降低它的用钢量。反观如果梁构件的配筋率高于1.5%, 则可以适当增加梁宽来避免超筋现象, 实现对纵筋及混凝土裂缝宽度的控制。另外, 增加梁高也能适当降低用钢量, 但是这主要要看建筑项目本身的实际条件而定, 一般要配合梁构件的跨度来确定梁高。如果对梁的配筋排数与数量相同, 则最好选择直径较小的钢筋, 这样做对降低梁的搭接长度与锚固长度损耗都有帮助。

以高层建筑地下停车场顶板为例, 如果它的荷载较小, 则最好采用十字梁;反之如果荷载很大, 则最好采用井字梁。同时, 也要考虑地下停车场顶板框架的梁纵筋承载力问题, 对其进行计算并控制钢筋的配筋值。具体讲, 使用HRB400钢筋相比于HRB335钢筋可节省约20%左右的用钢量。但对于某些高层建筑的梁板式地下室底板结构而言, 则主要采用HRB335级钢筋为最佳。当它的配筋率临界状态为2%时, 则要改用HRB400级钢筋, 这样做既能降低纵向钢筋的配筋量, 也能降低梁构件设计中箍筋的用量。

2.2 关于节省高强度钢筋用钢量的理论性计算

相比较而言, HRB335与HRB400两种级别的高强度钢筋其钢筋强度设计值应该为300与350N/mm2, 所以它们之间的钢筋强度设计比值就应该为1.16%, 这说明后者HRB400的设计比值是高于前者HRB335的, 按照市场价格, 它们的价格比例约为1.02%。如果考虑在建筑中采用强度较高的HRB400级钢筋, 则能够节省用钢量为:1.16÷1.02-1=13.7%。所以利用高强度钢筋用量节省理论来降低高层建筑结构设计中的含钢量也是最好的成本优化办法[3]。

3 结语

高层建筑钢筋混凝土结构的含钢量控制是多方面的, 本文仅从板与梁构件结构设计来实现对用钢量的优化与成本的节约。如果能在施工图阶段对设计进行细化, 合理选用荷载, 并满足设计规范构造要求, 就能实现施工的经济合理与安全适用性。

摘要：为了降低建筑材料用量、节约工程造价, 目前许多高层住宅建筑都在钢筋混凝土结构设计过程中增加混凝土的单位面积和折算厚度, 并对钢筋含量实施限值。论文主要通过实例计算分析高层建筑的结构设计, 并运用高强度钢筋构件和混凝土, 其目的是为了在结构设计中做到含钢量与混凝土单方含量的限值优化, 但依然保持建筑原始结构的安全性, 使结构设计更加趋于合理。

关键词：建筑结构设计,成本优化,含钢量,混凝土,梁,板

参考文献

[1]何耘天.浅析高层住宅结构设计中的含钢量控制[J].价值工程, 2010, 29 (35) :83-84.

[2]郭洁萍.探析建筑结构设计中的优化设计措施[J].房地产导刊, 2014 (30) :101.

建筑结构设计的优化设计研究 篇10

1 建筑结构设计优化理论分析

当对具体的研究项目问题进行分析之时, 不仅应当针对设计的可靠性和安全性进行研究, 同时还需要对基本的建筑使用功能进行考虑, 尽可能的实现建筑设计的美观性和结构性, 进而促进整个项目的优化。所以, 在实践的工作之中不仅需要运用相关数学方式和数学理念, 加强原则的分析, 同时还应当对各种不同的设计方案进行综合性的比较, 最终得出最佳的、最优秀的设计方式, 进而满足预期的设计目标。

根据上述的分析, 也可以从中发现建筑结构设计优化的基本理念和思想, 而房屋的结构设计是相关优化方案在实践当中的最佳体现, 主要的设计范围包含有房屋的熊结构、维护结构、房屋建筑的细节部位设计方案以及整个框架系统等, 在实践之中还需要充分的考虑到整个建筑的造型、布局方案、选型原则以及受力等方面的情况, 结合造价的基本原则, 结合施工当地的环境以及资源状况, 给予最佳的设计原则, 并且在确保了房屋建筑功能性的基础之上力求促进经济效益的优化, 实现方案的改良。为了全面的适应当前时代的建设和发展, 针对建筑的基本结构类型和选型还应当进行必要的革新与改良, 对于设计技术人员来讲, 应当在确保了建筑结构具有安全性的基础之上, 考虑新的结构形式, 而对于设计工作来讲, 应当尽可能的依照设计的基本原则以及刚度中心的差异等等, 结合整个建筑规则和对称性的要求, 使得设计的意图和中心思想得到充分的展现。最后, 还需要针对整个建筑的荷载力情况进行分析, 避免建筑在承受外部巨大压力的情况之下产生扭转效应。在充分的满足了建筑的功能性条件和要求的基础之上, 力求促进建筑的竖向设计更加标准、更加科学, 使得承重件可以上下贯通。而在结构性的设计方案当中, 为了尽可能的减少分析方面的难度和结构方面的差异性, 还应当考虑懂啊经济性方面的指标, 避免使用转换层的设计结构, 对竖向的刚度进行严格的要求, 避免整个建筑出现应力过度集中的现象。

2 建筑结构设计优化的现实意义综述

根据上文针对当前建筑结构设计优化的基本理论和设计方案进行综合性的分析, 可以对实践操作当中应当注重的几点原则和整个建筑结构设计优化的思想有着全面的了解。在相关工作当中要想实现对结构性的全面优化, 还应当充分的了解到方案和体系制度的重大意义, 在满足了整个建筑美观性和功能性的基础之上, 合理的降低造价、科学的对整个建筑进行控制和管理。对于建筑的业主方面来讲, 降低工程造价、减少项目的投资并且获取最大的利益是一个共同的追求, 所以, 还应当全面的对建筑结构的可靠性、科学性以及安全性进行分析, 实现对结构的全面优化。

结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现:运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价 (6~35%) 。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调, 并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数, 还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性。

3 建筑结构设计优化的基本步骤

通常在对设计变量进行选择时, 我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数 (损失的期望C2和结构的造价C1) 和约束控制相关参数 (结构的可靠度PS) 等;然而还有一些影响不是太大, 其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数, 我们可以用预定参数来表示, 这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。在进行结构设计优化的时候, 我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数, 使得工程造价最少。

对于房屋的结构的设计优化来说, 必须确保结构的可靠度, 来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定, 设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及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等约束条件。在进行结构设计的时候, 确保每个约束条件都必须满足相关要求, 以实现最佳的设计。在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化, 例如, 在现浇的混凝土异形的板料, 其拐弯处容易开裂, 我们可以简化成矩形板, 然后再合理的选择钢筋, 在满足其结构的基本要求条件下, 达到既安全又经济的目的。

4 结束语

综上所述, 对于现代化的建筑设计来讲, 不仅需要确保其基本的使用价值和功能性, 同时针对外观的设计还应当具有一定的美观性, 以进一步的增强整个建筑结构和设计方案的价值。另外, 便于施工操作、安全、可靠、实用以及经济, 是当前城市建设对于建筑项目的基本要求, 在实践的项目当中还应当全面的对整个项目的水准进行优化, 以求对空间和相关资源的合理利用, 尽可能的增强建筑的可靠性和安全性, 增强结构的合理性。随着人们的生活水准不断提升, 对于建筑的安全性和实用性要求也在不断的提高, 所以还需要充分的运用现有资源, 使得设计的水准和效益得到不断的增强。针对房屋的经济性设计, 需要在确保了安全性与合理性的基础之上, 加强整个结构的设计美观性, 对方案进行不断的优化, 促进工作的改进。

参考文献

[1]辛海虹.结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程.2010 (27) .

[2]刘成义.论建筑业在工业经济发展中的应用[J].现代商业.2008 (09) .

民用建筑结构设计的优化措施探讨 篇11

关键词：民用建筑；建筑结构；设计；结构优化

伴随着社会经济的不断发展，建筑市场的竞争力也逐渐增强。为了确保民用建筑的安全、外观，相关施工企业就应对施工设计及方法进行深入研究。因为民用建筑建设中，其结构的资金投入占总体投入比相对较高，所以，在建筑设计的过程中，不仅仅要注重建筑的质量和功能的形成，还应该在此基础上实现建筑的成本节约和空间优化，以更好的现有的资源，发挥最大的使用功效。而这一切都要靠相关的结构设计优化来实现。

1 房屋建筑中结构优化方法的重要性

随着人们生活水平的提高，人们对于建筑的要求也不断的呈现多样化发展的趋势，也就是说现代人们在人口和土地矛盾日益凸显的情况下，对于建筑的成本控制的考虑也是非常重要的。所以，在建筑设计的过程中，不仅仅要注重建筑的质量和功能的形成，还应该在此基础上实现建筑的成本节约和空间优化，以更好的现有的资源，发挥最大的使用功效。而这一切都要靠相关的结构设计优化来实现。

对建筑的结构进行设计优化可以全面发挥机械设备及建材的性能，同以往的结构设计相比，更具优势。对建筑的结构进行设计优化可以降低工程造价的资金投入，为企业赢取更高的收益。同时，还能够把房屋结构中的各个单元进行有机整合，提高建筑的质量，保证人们的居住安全。所以，对房屋的结构进行设计优化是保证民用房屋经济性更好、适用性更强的重要方法之一。目前来看，结构优化设计理论已经逐渐的进入了我国的建筑领域，其主要的意义在于对建筑过程中的建筑环境和品质进行全面的综合，以保证用户的实际使用感受得到提升。在这个过程中，建筑结构的质量控制和管理就必须要结合使用一定的经济适用原则。

但是，在現实的施工设计优化中，因为受到多方面条件的限制，施展起来十分困难，无法充分发挥其优越性。例如：一些施工企业过于追赶工程进度，从而导致对房屋的设计效果造成影响；很多年轻的项目设计人员因为缺少工作经验，无法进行设计优化；还有的设计人员因为对建筑部分的过分关注，从而对整体建筑的设计预案造成忽略，影响了整体造价。从中可以看出，建筑项目的设计人员应把施工技术同经济收益紧密的联系起来，唯有规划出切实可行、效果良好的设计预案才可以保证企业获取最大收益。

2 结构设计的优化措施

2.1 整体优化和局部优化

任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。

2.2 寿命优化和分阶段优化

每一个项目工程在限定的使用期限中，每一环节都有多种设计方案供以挑选，也就是每个阶段都可以进行方案优化。房屋设计人员应该依据各个阶段的性质对优化方法进行确定，从而对整体工程的寿命进行优化，保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。

2.3 桩基础优化

桩基础可以划分为灌注桩及预制桩两种桩型。因为灌注桩在施工时质量较难控制，并且操作复杂，时间较长。所以，如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。另外，因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，所以，应尽量选取长度较大的预制桩。

2.4 对上部结构进行优化

想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，从而削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样，不但可以缩减墙肢的数量，同时还能够在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。另外，因为剪力墙中的暗柱一般应用钢筋建材，如果应用大开间的剪力墙构造能够缩减钢筋的使用该数量。然而，假如建筑所在地区的地质情况较差，而建筑对抗震性能的要求较高，那么，就不应采用大开间的剪力墙构造。

2.5 结构同建筑的协调优化

在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。

2.6 结构同排水的协调优化

因为建筑中的给排水专用房间包含了大量的机械设备，其荷载强度也较普通的房屋较大。所以，尽可能将水泵房设置在地下室区域中。给排水房间中的管道较多，粗细不一，所以，应保证预留的孔径尺寸及预埋的深度符合标准，并且对楼板的穿孔位置进行加固。另外，尽可能降低水平方向的管线贯穿柱、梁等结构出现的几率。如果管道贯穿房屋建筑的承重墙，应进行加固维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调，预防管道绕柱或梁的情况。

2.7 结构同电气的协调优化

如果电气的管线是以导线的形式在金属管的外部或墙体、楼板处安装，那么，就可能对预制结构的施工造成困难。所以，如果管线贯穿建筑梁，则应在梁预制时事先留下孔洞，同时确保梁的宽度同墙体的厚度相同。如果不能相同，则要保证墙体的一侧平面同梁的侧平面相齐，从而保证管线不裸漏在墙体外面。房屋建筑中，电梯房包含很多的空洞，所预埋的构件也较多，所以，应单独对电梯房的强度进行计算，从而保证设计合理，确保施工质量安全。

3 总 结

总而言之，利用对建筑的结构进行设计优化，可以保证建筑自身的功能，并且对工程资金投入进行控制。另外，建筑企业及开发商不应过于重视结构设计优化的经济效益，利用缩减建材、降低质量标准、削弱技术性能等方法来追求利益，并且也不可以一味的关注技术而忽视经济效益。房屋结构的设计优化其最终的目的在于保证建筑的功能、提高建筑的质量、提升环保性能，增加企业收益。为了完成这一任务，设计人员应不断提高自身水平，紧跟时代步伐，勇于开拓创新，为人民的居住及生活提供安全保障。因此，对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行谈论是值得相关工作人员深入思考的事情。

参考文献

[1]万年春.浅论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].城市建设理论研究，2013（05）.

建筑结构设计优化措施探究 篇12

1 结构设计优化

1.1 结构设计优化的概况

结构设计优化,就是通过充分发挥房屋建筑材料本身的性能,以实现各个构件以及各个环节设计的相互配合,优化结构设计,达到房屋建筑结构的优化。结构设计优化较之于传统的结果设计,不仅具备传统结构设计的安全性,而且将社会中所具有的价值学以及审美学完美的结合其中,不断提高结构设计水平,促使房屋建筑的整体性协调发展。

1.2 结构设计优化的意义

结构设计优化不仅仍具有传统结构设计的安全性能,而且还具有审美实用的特点,降低了房屋建筑的建筑成本,协调房屋的整体性,并使其具有较高的经济效益。结构设计优化使得房屋建筑的设计方案、设计决策更为科学化,提高对于房屋价格的安全性能和抗震性能的要求,有效地使房屋建筑的安全实用、经济美观,提高房屋建筑结构的设计水平。

1.3 结构设计优化的实践价值

降低房屋建筑工程成本,增强房屋建筑结构经济性。房屋建筑的楼层的逐渐增高,其建筑墙体面积和柱体积也会随之增加,同时也会增加各个建筑材料的使用,增加建筑成本。如若优化房屋建筑结构设计,减少建筑材料的使用,节省建筑成本,节约用地,还能确保房屋建筑的安全性能以及抗震性能,提高房屋墙体的受力性能,增强房屋建筑结构的经济性,满足市场可持续发展的需求。

1.4 结构设计优化的要点

(1)协调房屋建筑结构设计。结构设计优化需要建筑工程各个环节的相互协作,是一项较为复杂的工作。针对于房屋建筑结构设计,提高房屋的外观,而结构设计是针对房屋建筑内在结构进行优化合理的设计,二者相互结合,互相协作,以降低建筑造价,提高房屋的实用性和经济效益,实现结构设计的合理化。(2)遵循结构设计规范。结构设计优化需要专业且经验丰富的技术设计人员,在结构设计过程中遵循结构设计规范。然而,结构设计规范是面向所有的建筑工程,有些规范并不适用,也不具备较高的安全性。因此,在对房屋建筑结构进行结构设计时,在遵循结构设计规范的前提下,结合房屋建筑工程的实际情况,具体问题具体分析,做出正确的判断,优化房屋结构设计,提高结构设计质量以及经济效益。

2 结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用

2.1 结构设计优化的前期准备

(1)建立房屋建筑安全监管体系。现如今,建筑项目监管虽有些改善,对建筑项目监管力度不够,容易引发质量安全事故。房屋建筑结构设计在进行方案施工时,应加强对于房屋建筑工程的监管,确保施工的安全以及建筑质量,防止重大事故的发生。因此,加强房屋建筑工程的质量安全监管,加大监管力度,做到灵活运用,重点勘察,建立起监管范围广、高水平的质量安全监管,为结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用做好前期准备,确保结构设计的安全进行。(2)加强监管工作。专业水平的提高、专业化的加强,使得质量安全监管既注重房屋建筑施工现场,又注重房屋建筑工程的整体,监管的程序严谨,对每个阶段进行质量安全监管,使质量安全事故的发生率减小。加强对房屋建筑结构设计工程的质量安全监管,规范建筑工程各单位的行为,对建筑工程的每一个环节都进行质量安全监管,依照正规合理的程序进行建设,一切以“法”为准,使建筑工程各个单位拥有质量安全意识,担起质量安全责任,严谨行事,严格遵守法律法规,保障建筑工程的安全稳定,为结构优化设计的实施打下良好的基础。(3)合理制定结构设计方案。一个结构设计方案的选择,直接影响着房屋建筑的工程进行。设计人员在对房屋建筑进行结构设计时,应充分考虑结构的合理性和可行性,对房屋建筑进行实体调查检测,依据建筑物的结果特点设计合理的结构形式,使其结构设计优化达到最佳效果,最终使房屋施工达到安全且合理的效果。

2.2 结构设计优化的应用

(1)与土地用地的联系。建筑工程的实施,少不了占用的土地面积,总建筑面积就是各层建筑面积的总和,而房屋楼层层数的增加,就会相对减少房屋的占地面积,增加房屋建筑的高度以及房屋之间的间距,因此,土地用地并不随着房屋建筑的高度增加而减少,构不成反比关系。结构设计优化可以在房屋的实际情况上,优化结构设计,最大限度的扩宽房屋空间,提高房屋的实用性和整体协调,满足人民对于房屋结构的需求。(2)与工程成本的联系。结构设计优化的实施,有效地降低房屋建筑的过程成本。因房屋建筑的总建筑面积的扩大,建筑高度的增加,土地占用面积相对较小。结构设计优化技术充分利用施工材料的性能,合理协调房屋建筑内部结构的各个单元间,不仅确保了房屋建筑的适用性和美观度,而且节省了施工成本,提升了建筑结构的经济性能。(3)概念设计结合细部结构设计优化。将概念设计应用于没有确切数据的结构设计中,将数值作为辅助和参考,并在设计工程中灵活运用结构设计优化技术,注重细部的结构设计优化,以及房屋建筑地基的设计,优化房屋建筑结构。将概念设计与细部结构设计优化相结合,确保房屋建筑结构设计的安全适用,从而取得最大的经济效益。(4)计算机技术的应用。随着科学技术的发展,计算机技术在人们的生活和工作中得到普遍运用,计算机能够解决很多人力难以计算和解决的问题,目前几乎各行各业都离不开计算机技术的应用。由于计算机技术的高效性和准确性,在房屋建筑结构设计中运用计算机技术能够有效实现优化作用。人力难以计算和统计的数据,计算机可以利用相应的软件和应用进行分析,并快速给出优化结果。同时计算机还可以起到模拟作用,让设计人员及造价人员能够更直观的了解到技术优化的作用。

3 结束语

综上所述,随着人们经济水平的提升,人们对房子的要求不仅体现在质量上,其还注重房子的美观。建筑商为了能够在不影响经济效益的前提下,打造出符合人们需求的建筑工程,需要注重建筑结构设计的技术优化。通过上述分析可知,建筑商级设计人员首先要明确技术优化的作用及理念,通过前期设计优化、计算机应用、结构细部优化等方式,实现建筑造价的降低。

摘要：结构设计优化技术在房屋建筑结构设计中的应用,有效降低房屋建筑的工程造价,合理利用建筑施工材料,合理协调建筑内部结构,满足人们对于房屋建筑的需求,大大提升房屋建筑的经济效益。本文对建筑结构设计优化的相关问题进行了探究。

关键词：建筑结构,设计优化,应用

参考文献

[1]李能能,董斌.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].建筑设计管理,2013(12):73-75.

[2]王璇,王磊.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].工业设计,2015(05):73-74.