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房屋建筑结构设计优化方法应用

【摘要】科学技术发展带动了建筑行业的发展,以往的建筑工程结构设计方式较为落后,需要动用大量人力资源,采用实地测量和绘制图纸的方式,对专业知识要求较高。近年来,在建筑设计领域出现了许多以网络和大数据技术为支撑的新设计方式,其中尤其以BIM技术为代表。BIM技术是一种新兴的建筑分析技术,即建筑信息模型,具体来讲,是通过大数据的应用,对将要施工的建筑物进行数据采集和分析,并且制作成建筑数据模型,再利用各种网络技术和模拟技术进行施工分析。

【关键词房屋结构设计;建筑结构设计;优化方法;应用

1引言

建筑结构设计,可提升建筑工程整体美观性,由此满足人们的观赏体验。随着建筑行业施工技术的发展,建筑设计对外观的要求更高,不仅需要外观材料满足质量控制要求,同时,外观形象也应符合现代审美理念。建筑工程项目设计中,结构设计应包含外部结构与内部结构,外部结构主要是建筑物的外观整体和位置角度等要素,内部结构则主要指建筑物的内部空间与室内布局等方面。对相关设计内容与方法的完善,是建筑项目结构完善与提高的重要表现,相关领域研究人员需要对此加以重视,善于利用先进设计思想,保证建筑结构具有美观性。

2结构设计优化应贯穿项目设计及施工的全过程

结构设计优化应贯穿项目设计阶段及施工阶段的始终。从建筑方案设计阶段即参与其中,有利于结构方案的优化选型,避免后续设计过程中因结构方案难以实现或成本过高,导致对建筑方案的颠覆性调整。同样,结构方案的合理性也应同时由建筑设计师评估是否对建筑方案的美观及使用功能造成影响。应优选与建筑体型及功能匹配,且具有较高效率的结构体系。特别是大型公建项目,建筑方案设计阶段的结构方案优化选型将直接决定整个项目的成本、工期及施工难度等,合理的结构方案优化比选是保证项目后续施工图深化设计及现场施工的有利保证。在施工图设计阶段,专项结构设计方案应逐个分析,逐个优化比选,确保各专项方案安全、合理、经济、高效【1】。如基础方案、主体结构方案的优化,对项目建设成本、工期均有较大影响。在项目施工阶段,结构设计也应根据实际现场施工条件及客观情况,进行相关优化,保证项目的顺利、高效施工。

3BIM技术的原理分析以及其在建筑结构设计中的主要作用

在建筑行业中,关于建筑结构设计方面的技术更新速度一直是最快的,其受现代科技发展的影响也是最为明显的。如今许多大型建筑工程都开始使用新型的建筑结构设计技术,主要依靠网络技术和相应的设计软件。相同的是,这些技术软件都要遵循相应的技术和设计标准。以BIM技术为例,该技术主要是对建筑物进行数据采集,再进行建筑模型的构建和分析,所依据的数据标准和要求被称为IFC标准。IFC技术标准要求对建筑物施工管理的各项数据必须经过统一的规范处理,这样,才能实现数据的交互和共享。BIM技术就是基于这种操作规范,在对数据进行采集和分析时使用IFC技术格式,这样,可以实现在项目各个环节中数据传输和交换。BIM技术的核心在于对建筑物进行模型化处理,这样就实现了对以往建筑结构设计的根本性超越———即由抽象的工程图纸转化成具体形象的三维模型,既方便了技术人员的操作,也方便了工程师的解读和方案的设计与优化。通过三维平台的建立,可以轻松地实现对建筑物中各项数据的处理和分析,在数据的处理速度、数据库容量、建筑模型的建立和控制等方面都提供了一定的保障。其核心技术在于对建筑物数据库的建立和分析处理,并且通过复杂的软件和计算工作来实现这些数据的参数化模型描述。之后,通过这些参数的分析,再进行相应的建筑模型的建立。

4房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用

4.1结构专项设计方案的精细化分析优选

针对结构设计中的部分重要专项设计内容,应结合实际设计条件着重进行分析比较,优选最佳方案。如基础专项设计中,基础形式采用天然地基还是桩基,如采用桩基应采用预制桩还是混凝土灌注桩,选用何种桩径甚至成孔或沉桩方式等,均应结合地勘报告及设计试桩结论进行分析比较,并在施工过程中进行密切配合,结合现场实际情况进行不断优化。再如预制装配式结构专项设计时,预制构件拆分方案中在满足预制装配率的要求下,应充分考虑预制构件对结构安全性,施工工期、建造成本以及施工便利性的影响。只有通过专项方案的精细优化,才能保证结构设计的合理性和落地性【2】。

4.2关注房屋建筑设计质量安全

房屋建筑设计的质量安全是管理工作的核心与重点,相关结构设计应满足相关质量控制要求,促使建筑工程具有良好的应用性能。例如,在某建筑工程项目的上部结构设计中,应构建优化模型,对影响建筑设计稳定性的因素进行分析与研究,对重点项目进行控制。如对剪力墙结构的优化设计过程中,为提升项目整体的安全性与质量标准,需要对剪力墙各部分的质量进行严格要求。为保证房屋结构整体的稳定性,应减少短肢剪力墙结构的设计,尽量布置并设计较长的剪力墙,使得房屋设计更加符合行业内要求的安全质量标准。此外,较长的剪力墙设计也可减少房屋结构中边缘构件的数量,实现对钢筋数量的有效节约,为项目造价控制与管理工作有序开展提供支持与保障。此外,为保证房屋建筑结构设计的科学性与合理性,相关设计人员应结合工程项目实际情况,对房屋结构设计方案进行优化与调整,提升整体设计水平。例如,在某房屋建筑项目设计中,其整体设计规模为7500m2,主体结构采取预制混凝土施工方案,为实现对结构稳定性的控制,设计人员严格控制了短肢剪力墙的投放数量,对房屋中的建筑材料和框架结构设计执行标准进行控制,并且对照设计图纸,完善局部结构设计,使得项目设计达到业主方要求。

4.3提高建筑结构与外观的协调性

建筑结构设计与建筑外观设计始终是不可拆分的话题。在一般的建筑结构中,不可避免地会发生建筑结构与外观相冲突的现象,如果不能同时进行兼顾,那么,设计方或施工单位会退而求其次,选择其中的一项作为主要设计对象。随着人们对于房屋建筑结构的整体性要求逐渐提高,房屋建筑的功能不再局限于仅满足居住者的日常生活需求,同时也要在房屋外观上给予居住者一种享受。

作者:申晓宝 单位:华蓝设计(集团)有限公司

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