前言:建筑设计过程中, 房屋设计者必须针对房屋的整体层次、施工流程及验收把关等多项环节做好严格的控制, 从多重角度考虑建筑的设计方案, 才能为使用者提供更加科学、舒适的建筑。设计师应在传统设计的基础方案上, 不断优化与改良结构的层次设计, 以便可以最大化发挥建筑空间的价值, 合理利用建筑内部资源, 从而满足不同使用者的房屋应用需求。在提供给房屋使用者基本应用功能基础上, 为使用者提供更加优美的舒适空间, 节约设计成本, 获取最大的经济效益。
一、建筑结构优化设计必要性意义
合理科学的房屋设计, 才能够实现房屋建筑物环保与经济效益的最大化价值。在不断优化的过程中, 可以大幅减少房屋的设计、建设成本。相较于传统房屋设计而言, 优化设计能够为建筑企业提供更加良好的经济利益, 并为使用者提供更加舒适的生活体验。优化设计包括优化与平衡建筑施工中使用的各类资源, 如建筑材料、建筑技术与空间布局等, 目的在于实现建筑功能与价值的最大化发挥。众所周知建筑面积会随着建筑高度与层数数量增加而增加。为了能够确保高层建筑的稳定、可靠, 我们必须加强建筑物的优化, 为用户提供更加满意的房屋使用体验。当然在建筑结构与材料优化的过程里, 因平衡了空间与材料的价值, 也能够极大的减少房屋建设投入成本。这便是房屋结构的优化设计价值。
二、建筑结构优化设计步骤
(一) 目标函数选择
房屋设计时, 设计人员首先要考虑与确定的是, 房屋结构的目标函数。目标函数是由建筑物的面积参数与安全标准共同确定的。之后还要根据建筑工程中所应用的材料价值和材料质量决定房屋优化的工程总成本造价。最后, 结合工程造价成本, 与工程造价设计方案分析并确定最终设计方案, 从而最大化发挥房屋优化的价值。
(二) 结构变量选择
当完成目标函数的确定与选择后, 我们还需要针对建筑物的结构变量做出合理选择。结构变量选择指的是, 由设计人员分析并研究哪些因素会影响到房屋结构的设计稳定性与科学性, 从而选取影响因素最突出的变量, 制定合理的控制措施。以求通过变量控制达成房屋优化的合理与科学。设计过程中, 变量因素的选择将直接定性房屋结构的设计结果与设计内容。
(三) 结构条件选择
为确保房屋建筑的可靠性, 我们同时也要制定相应的判定标准约束房屋结构的定量。为房屋结构设计标准设定相应的约束条件, 以求能够实现房屋结构的最优设计。如设计人员应将建筑结构强度、房屋大小尺寸、建筑材料对应力等因素全部设计在约束条件当中, 结合房屋实际设计标准合理选择, 以求规范并提高房屋设计的科学性与规范性, 从而为后续的施工打下良好的基础。
三、建筑结构创新优化具体措施
(一) 拓扑优化
拓扑优化要求工作人员在优化并重组涉及房屋结构时, 必须明确定位结构的最理想化布局, 从而分析建筑结构的刚度硬性需求。采用托普优化的方式能够有效减少建筑承重与建筑结构重量, 是进一步加强建筑性能的必要前提。当然在拓扑优化之前, 设计人员必须考虑到这项优化方式的优势与局限。从而更加科学的使用拓扑优化, 将理念性的优化方法转变成概念性的设计成果。这样才可以真正提高建筑整体层次的设计逻辑性, 进而为房屋用户提供更加舒适的应用体验, 提高房屋设计经济效益。
(二) 外形优化
建筑结构的创新与优化设计, 需要设计工作者在实践的过程当中, 采取外形优化的手段。即在原有截面优化基础上, 在不改变建筑整体大方向布局与安全可靠性的前提下, 完善与调整建筑内部形状和结构框架。从而提高结构设计的布局质量与布局层次效果。
实践中, 设计人员首先应了解到建筑的整体状况。并按照国内现行的房屋设计标准, 适当微调初始设计蓝图。利用外形优化设计方式, 设计人员首先要按照建筑的使用类型与使用方向调整建筑的外部结构。实际过程中可以使用连续性及杆系结构。其中的杆系结构设计中, 节点坐标的选择是至关重要的工作。通常会将节点坐标, 当做是结构设计变量做细节调整, 用以满足外形设计的优化要求。
(三) 截面优化
房屋细节优化体现为房屋设计的安全性与可靠性内容, 设计人员在调整与处理房屋截面时, 必须充分考虑房屋结构的安全性与可靠性, 通过科学的计算, 了解截面部位的问题并改良。以求通过这一步骤提升截面结构的稳定性与美观性。设计人员可以利用有限元方法来计算设计变量的应力特点和结构位移情况。之后利用电子设备验算与处理设计的相应数据, 并根据统计结果与测量数据判断需要调整的截面区域结构, 对相应部位做优化预处理。
(四) 地基结构优化
作为房屋的基础, 地基结构的设计将直接决定房屋的质量及稳定性价值。设计人员应合理优化, 以便建筑整体结构更加安全。如实际施工时, 在选取桩基类型时, 桩基类型的判断因素应包括稳定、性价比, 尽可能的减少工程总成本造价, 其次根据桩端持力层厚度, 合理选择灌注桩长度, 用对比的方式优化与选择设计方案。只有当房屋结构的所有因素全部做好了相应的细节处理, 才能够真正发挥优化设计的最大价值, 减少设计施工投入成本的同时, 为住户提供更加满意的用房需要。
结语:合理、科学的房屋结构设计, 不仅能够节约房屋投资与建设成本, 同时还能够为使用者提供更加舒适与安全的使用空间。当然房屋的优化与设计对于技术的优化是有很大的要求的。作为一项综合性强、复杂度高的系统性工作, 为实现房屋结构的优化与设计, 我们必须提高这项工作的研究力度, 从而加强房屋的优化与设计能力。只有控制了房屋的设计与优化能力, 才可以实现建筑质量与经济效益的协调。细节决定成败, 只有优化了房屋设计的细节, 用户才能够得到更加贴心与舒适的房屋使用体验。
摘要：如今人们的审美意识加强, 使得现代建筑已经不再像过去一般, 仅需要满足消费者简单的入住与办公需求即可, 同时还要在满足使用者基本入住、办公需求以外, 兼具一定的美感层次设计。现代美学建筑设计中, 美观、实用、性价比、施工便利、结构安全是最重要的五大因素。这些因素无一不要求建筑设计者, 必须针对建筑的性能做合理的优化, 从而让建筑的整体结构与层次更加安全与合理。本文将介绍优化建筑结构的几种方法, 希望能够为其他建筑设计设提供一定的借鉴帮助。
关键词：建筑结构,优化设计,优化方式,数学模型
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