磚混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)方法探析

【摘要】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，需要相關(guān)人員通力合作，采用正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，并應(yīng)用到具體實(shí)踐中去，從而最大限度體現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的價(jià)值，提高結(jié)構(gòu)安全度和抗震性的同時(shí)，有效降低工程造價(jià)。本文重點(diǎn)研究了如何對(duì)磚混結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理論在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的合理性評(píng)估，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】磚混結(jié)構(gòu)；房屋；設(shè)計(jì)方法

1.引言

近年來，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市用地面積越來越緊張，這就導(dǎo)致了城市土地的價(jià)格不斷上漲，給房地產(chǎn)開發(fā)商帶來了巨大的壓力。另外，由于人民生活水平的不斷提高，對(duì)于建筑物的要求也越來越高。房地產(chǎn)開發(fā)商要想在降低工程造價(jià)的基礎(chǔ)上滿足人們的高需求，就需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)，盡量提高建筑空間與資源的利用價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和適用性的目標(biāo)。磚混結(jié)構(gòu)是指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、附壁柱等采用磚或砌塊砌筑，磚混結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)是粘土磚，所以磚的形狀及強(qiáng)度就決定了房屋的強(qiáng)度。因此，對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠充分發(fā)揮材料的性能，使房屋結(jié)構(gòu)各組成單元實(shí)現(xiàn)有機(jī)協(xié)調(diào)，能夠大幅降低房屋建筑的工程造價(jià)。總而言之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的有效應(yīng)用，能使房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加適用，更加安全，更加經(jīng)濟(jì)，更加美觀，更加便于施工。

2.磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

2.1 選擇節(jié)能指標(biāo)較高的磚混結(jié)構(gòu)類型

2.1.1剪力墻結(jié)構(gòu)

該種結(jié)構(gòu)形式一般適用于高層建筑，是混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的進(jìn)一步延伸。相較短肢剪力墻而言，該種結(jié)構(gòu)形式擁有更高的抗震級(jí)別，另外，在構(gòu)造鋼筋使用數(shù)量方面也較少；

2.1.2框架結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)不僅具有大開間的特點(diǎn)，而且具有布局靈活的優(yōu)勢，還具有造價(jià)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是抗震能力不強(qiáng)，由于柱截面較大，容易形成的柱角等凸出，給家具布置帶來了諸多不便；

2.1.3框架一剪力墻結(jié)構(gòu)

該種結(jié)構(gòu)是指將一定數(shù)量的剪力墻有機(jī)地融入到框架結(jié)構(gòu)中。該種結(jié)構(gòu)合理大方，具有較強(qiáng)的適用能力，可以承受各種不同的變形壓力，經(jīng)實(shí)踐證明是一種抗側(cè)力較好的結(jié)構(gòu)[1]。

2.2 磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息優(yōu)化技術(shù)

由于在實(shí)際房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，會(huì)受到很多外界條件的影響，同時(shí)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身也具有復(fù)雜性，所以我們需要研發(fā)出一種既簡單又實(shí)用的參數(shù)定義優(yōu)化軟件，而不再采用單一的方法。目前，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域較為常用的系統(tǒng)是TBCAD系統(tǒng)，這種系統(tǒng)既可以減輕設(shè)計(jì)者的工作壓力，又能夠節(jié)省精力和時(shí)間，現(xiàn)在應(yīng)用的非常廣泛。TBCAD系統(tǒng)是一種控制軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的指導(dǎo)作用，是集設(shè)計(jì)方案、建模、分析、資源配置、評(píng)估于一體的軟件，充分的實(shí)現(xiàn)了人力、物力和財(cái)力之間的最優(yōu)化配置。通常，對(duì)系統(tǒng)的信息進(jìn)行優(yōu)化分為兩步，首先要對(duì)材料進(jìn)行分配和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的配置，例如對(duì)混凝土的用量進(jìn)行配置，如何使用最少量的混凝土，就能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)向剛度的最低要求？在這個(gè)步驟中，系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)是混凝土的使用量，而結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面大小則被視作設(shè)計(jì)的變量；其次，對(duì)各個(gè)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)只相對(duì)較少的結(jié)構(gòu)造價(jià)便可滿足構(gòu)件的強(qiáng)度要求這樣的條件，通過對(duì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)的斷面大小以及鋼的用量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，便可以實(shí)現(xiàn)。

2.3 磚混功能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

結(jié)構(gòu)抗震的經(jīng)濟(jì)化優(yōu)化設(shè)計(jì)，通常針對(duì)高層房屋建筑展開。在高層建筑結(jié)構(gòu)總體造價(jià)中，水平荷載結(jié)構(gòu)造價(jià)占了非常大的一個(gè)比例，所以，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，造價(jià)控制的關(guān)鍵之處在于抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。值得注意的是，當(dāng)建筑物層高增加之后，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的造價(jià)也會(huì)隨之增加。所以，設(shè)計(jì)人員對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該針對(duì)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而確保造價(jià)方面的優(yōu)勢。優(yōu)化的原則就是既要設(shè)計(jì)好房屋的體型、結(jié)構(gòu)體系以及房屋的剛度分布，還要針對(duì)抗震的薄弱環(huán)節(jié)展開一系列的抗震構(gòu)造改善措施，這就需要設(shè)計(jì)者詳細(xì)并深入了解各個(gè)房屋結(jié)構(gòu)模式的抗震性能以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，盡可能地降低抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際成本[2]。

2.4加強(qiáng)各專業(yè)之間的協(xié)作

磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工作，需要多專業(yè)密切協(xié)作。在房屋建筑建設(shè)過程中，建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是兩個(gè)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，二者有機(jī)結(jié)合，一方面能夠提高外觀效果，另一方面能夠降低工程造價(jià)。在某些建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員為了突出方案的新奇效果，至建筑基本力學(xué)規(guī)律于不顧，給后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成了諸多困難。所以，只有加強(qiáng)各專業(yè)之間的協(xié)作，才能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理化。

3.合理性評(píng)估

房屋建筑工程的設(shè)計(jì)方案，從總體角度分析，包括各種各樣、種類繁多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置。當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)被確定之后，即便載荷相同，也仍舊有諸多不同類型的分析方案可供選擇。另外，在具體的分析過程中，不管是設(shè)計(jì)載荷、材料，還是參數(shù)的取值都有可能發(fā)生一定的變化。房屋建筑工程在細(xì)部處理方面也存在很多差異。上述這些問題僅僅憑借計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化是難以有效解決的，需要人工輔助分析，對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)及相關(guān)數(shù)據(jù)取值進(jìn)行合理性的評(píng)估，當(dāng)然在評(píng)估過程中，應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)在規(guī)律，更為穩(wěn)妥的做法是結(jié)合工程設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)有目的、有步驟地實(shí)施判斷。由此可見，概念優(yōu)化設(shè)計(jì)具有兩層含義，一是設(shè)計(jì)師從若干備選方案中擇取最優(yōu)，二是對(duì)既定的方案進(jìn)行修飾美化[3]。

4.結(jié)語

磚混結(jié)構(gòu)是指小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算性不是很強(qiáng)，主要的是概念設(shè)計(jì)和構(gòu)遣設(shè)計(jì)。本文通過大量的實(shí)際工作與理論聯(lián)系，找到理論和實(shí)際相結(jié)合的一個(gè)切入點(diǎn)，通過對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合磚混結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)從設(shè)計(jì)者的角度提出了磚混結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，同時(shí)分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理論在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的合理性評(píng)估，具有一定的實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文朝，孔露露.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用[J].中國城市經(jīng)濟(jì).2011，（14）.

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