发布时间:2024-02-18 15:57:20
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近年来世界上很多国家地震灾害频发,例如:我国的1999年9月21日台湾地震和2008年5月12日汶川大地震;国外的2010年2月27日智利大地震和2011年3月11日日本东北大地震,地震灾害因建筑物倒塌造成重大的人员和财产损失。因此,建筑物的抗震设计显得特别重要。我国已实施多年的《建筑设计抗震规范》(GB50011-2001)对建筑物的抗震设防设计提出了严格规定,对保障建筑物抗震安全起到关键作用。对于建筑抗震设计,长期以来人们存在一种误解,认为其只是结构工程师的工作,与建筑师关系不大。但是实践表明,位于地震多发区的建筑物在建筑设计中如果没有合理的建筑总体布置方案,没有均匀分布的质量和刚度,单靠结构抗震计算和抗震构造措施,在遇到强烈地震时,仍然难以取得较好的抗震效果,有时甚至会加重震害程度。因此,建筑师的设计工作对建筑抗震的作用尤为重要,建筑师在进行方案构思和施工图设计时必须了解、注意和解决建筑抗震设计中有关建筑专业的主要问题。
一、 建筑抗震设计中有关建筑专业的主要问题和解决方法
1. 建筑体型
建筑的平面形状和立体空间形状为建筑体型。通过对多次震害研究发现,建筑平面形状复杂,外凸和凹进部分比例过大、以及不对称布置较悬殊等都会使建筑物局部吸收大量地震力而遭受破坏。同样,建筑高度上立体空间形状复杂不规则,如相邻楼层错层相差过大、建筑装饰悬伸过大过高、出屋面局部过高等,都会因结构刚度产生突变而发生部分破坏。
建筑师在方案设计中讲求建筑立面美观和艺术创意,有时会出现复杂的建筑体型,这是难以避免的。但是,我们在建筑体型设计中应尽量考虑抗震安全,选择简洁规则的平面和空间形状,例如平面上的方形、矩形、圆形,减少外凸和内凹尺寸,在体型上使结构质量和刚度分布均匀,有利于抗震。建筑师的建筑创作一定要将建筑使用功能、建筑艺术同结构的抗震安全结合起来,才能实现时间经久的建筑作品。
2.建筑平面和竖向布置
(1) 建筑平面布置反映建筑物的使用功能和要求,这是建筑设计中最基本和重要的部分,同时它与建筑抗震关系很大。由于建筑使用功能的多样化而使每层的墙体布置位置差异很大,有时墙体和柱分布不协调、不对称,质量分布偏心,导致扭转地震作用效应,引起结构局部破坏。
建筑师在进行建筑平面布置时应从概念上解决核心问题,即尽可能做到柱和墙体对称协调,墙体均匀分布,筒体大刚度剪力墙平面要居中布置,避免偏心和地震扭转作用,为结构抗侧力合理布置创造条件。这样才能使平面使用功能与建筑抗震融合起来,在建筑抗震中发挥建筑设计的基础作用。
(2) 建筑竖向布置反映了建筑物沿楼层高度上的结构质量和刚度分布,在多层和高层建筑中都存在此问题。例如:商住楼、购物中心、综合商业办公楼底下几层为大柱距、大空间,上面楼层为大开间办公室或小开间居室,不同楼层设有不同开间的会议厅、展厅等。由于建筑使用功能不同,使上下楼层质量和刚度相差过大形成突变,刚度差的楼层因抗震承载力不足形成变形较大的薄弱层,在1999年台湾地震出现此情况,发生中间薄弱层整体坐落倒塌,这是建筑抗震中十分不利的事实。
要解决建筑竖向刚度过大不均匀分布的方法,就是在建筑设计中尽可能使剪力墙布置均匀并竖向由下到上贯通,不宜中断,在刚度相差较大的上下楼层处设置刚度转换层,避免某一层刚度过小产生地震扭转现象。
3.建筑构造和设计限值控制
(1) 建筑设计中,有许多属于建筑设置的非结构构件,如:建筑立面的外贴瓷片,外挂石板材、玻璃幕墙;室内的内隔墙,玻璃隔断,天花吊顶等。这些构件与建筑物主体结构的连接点是否牢固,是否能适应地震产生大变形的要求,也就是建筑构造是否合理,这些关系到地震时这些构件是否会脱落而伤人。因此,我们在建筑设计时应重视这些构造节点的连接强度和变形能力,保证其能锚拉牢固的同时又能随变形力自由伸缩。
(2) 建筑设计限值有关抗震部分主要有:建筑总高度和层数;房屋的高宽比;房屋抗震横墙间距和局部墙体尺寸的限值控制。这些限值控制在现行《建筑设计抗震规范》(GB50011-2001)中有严格规定,我们进行建筑设计时应予遵守。
二、 建筑师应学习和应用先进的建筑抗震技术
1. 计算机仿真技术在建筑抗震领域的应用
计算机仿真技术的开始研究出现在上世纪70年代的发达国家,在90年代被引进到建筑学领域,其中的多主体(Agent)仿真技术被更多地运用于建筑学专业中疏散(包括地震灾害下人员紧急逃生)模拟的研究。日本作为地震多发国家之一,其地震多主体计算仿真技术一直位于世界前列,并取得成效,可通过运算将地震发生时人员的逃生路径、出口等以3D动画形式显示出来。多主体仿真技术已成为建筑物内人员逃生的训练工具和建筑物抗震评价手段,并为建筑设计提供和完善科学依据。
随着科技的不断发展,知识的不断更新,建筑师的设计技术也应与时俱进,思想不能停留在对原有知识的认识上,要不断利用先进技术来充实专业知识,计算机仿真技术就是一种先进工具,我们可以利用它为建筑物的防灾减灾设计提供科学依据。
2. 计算机模拟技术与建立实体模型实验相结合
当建筑师在设计抗震重要性很高和建筑体型很特殊的建筑物时,对于建筑物的抗震设计实施可行性除了要以现行有关规范进行验证,还要借助计算机模拟技术与建立实体模型进行实验验证。日本名古屋的“Mode螺旋塔学园”(图1)是一座自由形体的超高层建筑,在多震国家建造体型很不规则的建筑物无疑是一个挑战,然而建筑设计通过建立实体模型和计算机模拟实验,使得设计方案可行实施:其抗震原理是把建筑物比作一颗树木,基础是树根,内桁架钢管是树干,列柱是树枝,边梁和大梁是树杈,设计中对各部位的屈服强度及塑性进行模拟实验,调整数据参数达到抗震要求。另外,广州的“小蛮腰”新电视塔(图2和世博会“中国馆”也是通过此方法进行抗震辅助设计。
通过计算机模拟技术与建立实体模型进行抗震实验,我们可以更直观的看到建筑物遭受地震时的破坏情形,为建筑抗震设计采取的相对应处理方案提供参照物。
3.建筑隔震技术的应用
建筑基础橡胶支座隔震技术已被列入国家建筑设计抗震规范,其做法是:在建筑物基础与地基之间安装橡胶隔震垫,该隔震支座由钢板和橡胶相互夹层粘贴、模压硫化而成,装置具有垂直承载力大,水平刚度小,在发生地震时可产生较大水平位移消耗部分地震能量,起到缓冲、隔震消能作用。建筑隔震技术在一些多震国家已应用多年,我国汕头市1993年应用该技术的住宅楼在2006年12月台湾海峡7.2级地震中取得很好的隔震效果。另外,汕头市援建四川地震灾区汶川草坡乡各公共建筑项目包括小学(图3)、卫生院等建筑物,我们在建筑单体上也应用了橡胶支座隔震技术,防范以后可能再度出现的地震灾害,各建筑项目
我们建造建筑物的目的是为人们提供使用和活动场所,建筑师的设计工作也是“以人为本”为原则,在经济条件允许前提下,一切保护人们生命财产安全的先进建筑抗震技术应该给予推广应用。
2中国“文法”在室内设计中的应用
对于中国建筑“文法”在现代室内设计中的应用,主要可以从以下三个方面展开:
2.1人文关怀
人文思想是中国传统文化的重要部分,具有丰富的内涵和潜在生命力,在传统艺术创作中发挥着重要的作用。若对人文思想进行一番考察,可以看到它便是中国艺术创作的原动力——意象。在中国长期的绘画发展中,特别是山水画的发展中“,意象”一直是催发它不断更新活力的内驱力。他更强调在艺术创作中,以感性的顿悟来感知自然,把握事物的本质。就具体来说,一方面,意象具有不竭的内在能量场,能时刻为艺术的创作提供强大的内驱力,保持艺术的敏感性;另一方面,意象以顿悟的形式不断向内摄入能量,最终产生强大的持续力。因此,若在现代室内设计中,使用这种“意象”作为创作的灵感源,是会起到意想不到的审美效应。
2.2内部装饰
中国建筑装饰元素在长期的历史沉淀中,形成了一套完善的体系,有着它内在“文法”组织构造。来自不同时期,不同民族的这些装饰元素不仅包括有动物、植物等抽象成的图案,更囊括了人物事件,景物等,这些具有意义的符号,有着它自身不同的审美内涵,又经过长时段的历史洗涤,在今天,更具有重要的文化内涵。在现代室内设计中应用这些符号,作为室内设计空间构造的点缀,在现代与传统之间进行时空的错位对接。而这种对接,又在室内空间的而设计中生成新的文本,建造新的室内空间设计语言体系。
前言:在建筑中,装饰设计是社会进步的物质文明与精神文明相互结合应运而生的产物,是现代文明的标志,且随着流行的装饰风格结合传统的工艺,把现代科技结合到设计中,也是顺应社会发展的必然要求。且新的建筑材料对建筑装饰设计产生了重大的影响,并促使了建筑装饰行业的向前发展。
1.建筑装饰材料发展对装饰设计所起到的作用
随着社会科技的不断发展,人们不断的利用自然与改变自然,创造出一个良好的生活环境,随着社会文明的不断发展,人们开始遵循绿色环保与可持续发展的建筑理念,在一定程度上就推进了建筑装饰材料的更新与发展。
1.1有效的根据室内空间构架进行设计
在对室内的和空间进行装饰的时候,要根据墙体,棚顶与地面的整体构造,考虑实际的整体造型,根据材料的颜色与质地相互搭配,使室内空间不局限于一种设计风格。从根本上进行分析可以得知,建筑装饰材料在对室内的空间上进行划分,在装饰效果的视觉上也有着不同的影响,如,在采用木质的装饰材料,能给人一种柔和、稳重的视觉感触。而在采用金属的建筑装饰材料时就会给人一种沉重、冷冽的感觉。
1.2有效的融合了美学与建筑设计风格
建筑装饰材料是最能在直观上表达出设计者的设计风格、设计理念与设计意图了,目前许多的高科技材料被应用到建筑装饰过程中,也体现了新型的建筑装饰的科技性。在有些装饰设计中运用传统的装饰材料与新型的装饰材料相互结合,加强了传统的建筑风格与未来的建筑风格相互结合的办法,给人以视觉的享受。目前我国在建筑装饰上木质的建筑材料被广泛的应用到各种建筑风格中,且因为木制的建筑材料本身具有纹理,容易被加工,另外由于木质材料本身具有的颜色以及纹理给人一种相对于比较怀旧与深沉的感觉。所以受到传统工艺的影响,木质材料被装饰设计者广泛的应用到设计中,且木质建筑装饰材料在一定的程度又能满足了现代的装饰特点。
2.建筑材料在建筑装饰设计中的影响
2.1装饰材料在建筑装饰设计中占据主导地位
不论在哪一种流派的设计风格中,都是因为建筑装饰材料的改变而产生的。在我国古代,由于人们生产力的落后,室内的建筑装饰材料都是以建筑的整体结构而进行设计的,只能满足基本的适合居住而已,且在装修风格上功能型比较强。所以建筑材料在装饰风格上应当遵循最基本的设计构架,根据材料的整体结构、照明系统以及色彩进行合理布局,以需求整体效果为准则,切合实际考虑多方面的因素,选择适宜的装饰材料。
2.2提高了建筑材料的要求
随着建筑装饰行业的不断发展,在对于建筑材料的质量安全上也有了全新的要求,从整体工艺上看,再制造高强度的装饰材料时,要采用设计蜂窝状或是带有夹层的建筑形式。而在提高高强度的建筑材料时最好采用聚合材料与高纤维的建筑材料,再结合复合材料,从根本上增强建筑材料的强度减轻其重量。
3.材料发展对建筑装饰设计影响的前后对比
随着这会经济的发展建筑装饰材料由传统的陶器、瓷器及石器时代改变成现如今自然材料,如木料、石料、等等。合成材料,如墙面漆、乳胶等等。纤维内墙材料,如石膏、塑钢窗等等。已经不再局限于单一材质的建筑材料了。所以在选择建筑装饰材料的过程中,要充分的考虑到建筑材料的使用寿命、是否美观、节能环保、经济适用等方面。
在我国古代,比较重视对于工艺的追求,所以也体现了木质材料所独具特色特征与美感,虽然现代装饰工艺设计中对建筑装饰材料所独具的园林空间意境不明显,且木质装饰材料可以提升居住者的精神境界,例如苏州园林就是典型的建筑代表。且木质装饰材料的技术与艺术性,随着科技的不断发展与装饰材料设计者的不断研究,将赋予木质的建筑材料一种全新的生命活力。随着建筑材料的不断发展,在建筑装饰的市场中所使用也就具有节能环保且独具特色的装饰材料,如,在建筑的墙面上使用硅藻泥材料,因为硅藻泥材料本身具备的物流性质与分解吸附的功能,可以做到实际的减少对人体的伤害。
4.未来的建筑材料对建筑装饰的影响
4.1注重建筑结构与设计风格的新颖
建筑材料不断地进行创新与发展,随着未来的发展历程,在建筑装饰的设计上也会飞速的发展,在未来,将会更加的注重自然环境条件与住居者本身相互结合,注重低碳环保的道路不断发展,重视历史脉络与人文素养。建筑装饰不仅融合了生态的建筑材料,更加注重建筑构造与装饰风格的新颖,在了解材料的基础上,改革材料的构架,不断研发新型的使用方法,丰富设计风格,保证建筑装饰材料与设计上的改革与发展,提高人们的生活环境,满足人们的物质追求。
4.2装饰材料在未来发展上的特点
建筑装饰材料在不断地发展上,除了向环保的发展方向发展外,还向复合的装饰材料上发展,例如,木质材料、纸质材料等等,通过新型的建筑装饰材料的相互融合,改变由原来的单一材质的缺点,满足建筑装饰行业上的需求,且采用智能化的建筑装饰材料,也成为未来建筑行业发展的努力方向之一,通过在相互融合材料的各项功能的前提下,对周边环境以及时间与地点上发挥作用。所以环保节约型的建筑装饰设计是未来的主要发展方向,尽可能把对生态环境的破坏降至最低,保证良好的生活环境条件,把居住者与建筑装饰材料紧密的融合在一起,为建筑装饰行业提供多样的发展空间以及满足感。
5.建筑材料的未来发展方向
随着建筑行业的不断进步,建筑材料上也在不断的发展,未来我国开始注重建筑材料的多方面发展。
5.1不断研发高性能的建筑材料
其中包括强度高、材质好、多功能化、保温性能好。持久耐用与具有优异的装饰性的建筑材料等。要充分利用与不断发挥建筑材料的各项性能,利用先进的技术,创造出复合型的新材料。
5.2减少自然资源的浪费
自然环境资源是有限的,如果长期只利用不保护,很容易对日后产生威胁,所以在研发新型的建筑材料上,要充分利用地方资源、工业成产的废弃资源,减少自然资源的浪费,维护生态平衡。
结语:综上所述,建筑装饰材料与建筑装饰设计相互融合,结合紧密,在未来发展与经济适用上都在一定程度上满足了设计者的需要,对建筑材料进行创新,推动了行业的发展。在科学技术日新月异的今天建筑装饰材料的设计者不断进行创新与研发,不断地提升我国的建筑材料的发展水平,进而提高装饰设计的发展,满足可持续发展的可能性,使我国的建筑装饰材料以传统材料为立足点,不断向上发展,结合城市发展,彰显建筑装饰,满足人们对于科学技术发展带来的便利。
参考文献:
[1]张海青.王孝英.生态建筑与建筑装饰材料的发展[J].化学建材.2004 (05)
中图分类号:TU86文献标识码: A
引言
使用先进的装饰材料,可以降低装修作业的劳动消耗,提高工程的质量和进度,因此,装饰材料在装饰艺术中起着十分重要的作用。
一、建筑装饰材料概述
(一)建筑装饰材料的社会地位
建筑装饰装修给人类带来物质文明与精神文明。设计人员的职责是创造出优美的空间环境,而建筑装饰材料是实现这一目标的重要条件。而不同的建筑装饰材料给建筑物带来不同档次的效果。 现在人们越来越注重精神生活和优雅环境,好的装饰材料能给人带来愉快的心情和健康的环境。
(二)建筑装饰材料的使用功能
室外装饰材料的功能:建筑物的表面直接暴露在自然环境当中,日晒雨淋,所以易受到侵蚀。要采用外墙装饰材料加以保护,使之不受自然界的影响而遭到破坏。我们一般是通过装饰材料的质感、线条和色彩的表现突出外墙装饰材料的效果。现在人们更注重在外墙装饰材料色彩上的设计,不仅要考虑到建筑物的功能因素,还要考虑美化环境因素,选择与周围环境相适应的色彩,与城市风景线融为一体。
室内装饰材料的功能:起到美化居室的作用。防火涂料能有效抑制室内火灾的发生。酒店、法院用大理石、花岗岩可以展现肃穆。商场、剧院装饰吸音材料有助于减少噪声的影响。厨房,采用便于清洗的浴室瓷砖。卧室、客厅铺设地板、地毯更加舒适温暖。
(三)装饰材料的种类划分
建筑及装饰材料,可根据无机装饰材料、装饰材料及有机和有机―无机复合装饰材料的化学组成进行划分。 其中,无机建筑装饰材料分为两种,即金属和非金属。
(四)合理选择装饰材料
建筑装饰材料的选择要综合考虑建筑设计的环境、气氛、空间、功能及各种材料用量和经济合理性等诸多因素。首先,我们必须考虑建筑装饰材料的安全性。 在现代,建筑装饰材料少天然,合成和更人性化的过度开发已经成为一种趋势。 除了广大建筑装饰材料对人体无害且安全,也有少数建筑装饰材料对人体有害, 而这恰恰是常用的几种建筑装饰材料。如使用的大理石含有放射性物质,含有甲醛、含苯油漆合成板等。因此,应按照国家标准采购。
其次,要考虑建筑装饰材料的色彩选择。色彩是建筑装饰材料发挥装饰作用的一个重要因素。如果颜色选择不当,则会环境庸俗。再次,建筑装饰材料的选择。 选择建筑装饰材料时要考虑耐用性、舒适性、节能性、适用性和经济性。 如在墙面装饰纸的选择上,既要兼顾美观,又要考虑耐久性。有机装饰材料耐久性差,易老化剥落,不适合在墙面装饰使用。而无机装饰材料的耐久性强,色彩宜人,适合在墙面装饰使用。
二、建筑装饰装修材料的现状
建筑装饰装修工程是建筑行业的一个重要分支,而装饰装修材料是建筑装饰装修工程的核心技术,改革开放以来,我国的建筑装修材料经历了从无到有、由少到多、由单一到多样化的发展历程,成为建筑行业发展最快的一部分,目前我国建筑装饰装修材料正在稳步发展中,无论是材料生产技术还是市场营销等都取得了较大的进步,而随着人们对房屋装修质量、美观以及对人体健康影响等方面的日益重视,使装饰装修材料的发展面临严峻的考验,同时也是一个前所未有的机遇。由于我国建筑装饰装修材料行业起步较晚,因此和国外先进、成熟的技术和市场相比还存在很多不足之处,主要体现在以下几个方面:
(一)生产规模偏小
在我国生产建筑装饰装修材料的企业一般规模较小,使得材料不能得以量化生产,这将带来几个方面的弊端:首先,由于每个批次的产量不高,导致一个大工程需要的装修材料是分批次生产,由于工艺和设备的限制,使得前后批次的材料不可能完全一致,从而容易影响建筑装修的质量和精度;其次,较小的生产规模导致生产成本较高,从而在市场上材料的售价较高,使得我国的装修材料与进口材料相比价格优势不十分明显。
(二)产品结构不合理
由于在我国生产建筑装饰装修材料的企业生产规模不大,导致企业只能以一种或几种材料的生产为主,生产设备也是根据这些主打产品而配套,无论是财力还是技术都无法顾及市场的全面,并且由于产品技术和设备更新换代的速度较慢,使得生产成本居高不下,且生产出来的产品都较为低端,因此无法抵御市场的冲击,抗风险能力低下。
(三)产品质量不稳定
我国企业中,装饰装修材料的质量不够稳定,究其原因主要有:第一,技术和设备落后;第二,企业内部相关质量管理机制不够完善,使得产品在生产的过程中操作不够严谨,再加上缺乏相关内部质量监督,产品的质量保证需要通过操作人员的自律来保证,而这在现实中几乎是不可能的。
(四)自主研发能力较弱
随着建筑装修行业对材料的要求不断提高,使得传统的生产技术在实际应用中显得捉襟见肘,因此研发新技术、新设备对产品的更新换代来说显得格外重要,当前我国在引用新技术和新设备时一般是通过进口的途径,这些进口的技术和设备会大大增加投资,因此很多规模小的生产企业无法承受,但同时由于我国在这方面人才的缺失导致自主研发能力较弱,严重阻碍了企业的可持续发展。
三、现代材料的发展对建筑装饰设计的影响
(一)现代装饰材料的发展过程
随着科学技术的不断进步,人们对装饰材料的运用不仅仅局限于实用方面,而愈发关注材料本身的美感,在充分发挥装饰材料实用功能的基础上,使材料艺术价值得最大程度的展现代装饰材料发展的内在要求。莫里斯提倡手工产品、提倡艺术性,反对生产模式的机械化,到了艺术风格后期,强调材料的基础属性与审美,使用新材料丰富材料的美感。到了20世纪20年代,德国包豪斯学院的成立与发展促进了现代主义运动趋向成熟。它倡导多学科交叉协作,匠人与艺术家共同合作,在材料的运用上实现艺术与技术的高度统一,在此前提下,实现工业化生产。随着“全球化”的高速发展,新的建筑装饰材料层出不穷,传播的速度与广度是前所未有的。建筑形态的更新与相对应的建筑装饰材料得以高速地普及,这也是工业化大生产的必然结构。
现代装饰材料的发展,从古代的石器、陶器到现代的工业化材料都是人类利用自然、改造自然,社会与科技进步的结果。当下现代装饰材料按照材料属性分为以下几类:(1)自然材料:常见的有木材、石材、泥土、植物等材料。(2)合成材料:人造石材、木工板、饰面板、石膏、乳胶漆、油漆、墙纸、化纤类装饰材料等。(3)绿色材料:全天然纸基壁纸、石英纤维内墙装饰物、抗菌涂料、工业副产品石膏材料、绿色人造板材、绿色塑料门窗、微晶玻璃、绿色管材等。(4)复合与智能材料:智能调光玻璃、太阳能光合作用系统、风能控制系统等。选择这些材料的同时,不仅要考虑使用功能,还要考虑美观、经济、环保等方面的要求。
(二)装饰材料对室内空间的其影响
(1)装饰材料对室内空间划分的影响
装饰材料最终是用来美化装饰空间的,运用不同的材料与构造并将其进行搭配和组合,会使空间产生不同装饰风格。有些装饰材料能够起到重组与打破空间规律的作用,例如一些反射层强的材料能够对其空间进行延伸,使我们在视觉上会感到整个空间变得敞亮大气,同时也增加了空间的流动性和视觉的延展性,由此可看出材料对于空间划分有着非常大的影响。
(2)装饰材料对空间品质的影响
我们说的好的室内空间并不是孤立的存在的,空间作为一种物质也会受到许多其它的因素的影响和制约,它的光线特征、视觉形式等因素也要受到形式要素所限定的界限。同时墙面、天花、地板及各种建筑构件等这个环境空间的行程中也起着不可缺少的作用。
结语
综上所述,装饰行业的新材料与新技术广泛应用。这些新材料、新技术的广泛应用,不仅是我国建筑装饰行业发展的重要表现,也是我国科技水平和经济水平提升的证明。
参考文献:
Abstract: Architecture is the art of the solidification, the architects always want to express their design intent through the building, and strive to perfect combination of artistry and practicality.Key words: design optimization; structural design; building structure
中图分类号:TU22 文献标识码:A文章编号:
1、建筑结构设计优化方法的应用及实践价值
1.1 结构设计优化方法的应用
结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括: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含选型、布置、受力分析、造价分析等内容,并应在满足设计规范和使用要求的前提下,结合具体工程的实际情况,围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。
1.2 结构设计优化方法的实践价值
笔者认为,在满足建筑结构长远效益的前提下,应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比,采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%~30%。优化技术的实现,可以最合理的利用材料的性能,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,并具有建筑规范所规定的安全度。同时,它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策,优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。
2、 民用建筑结构设计与经济性的关系
2.1 结构设计与用地的关系
多层或高层住宅建筑中,总建筑面积是各层建筑面积的总和,层数越多,单位建筑面积所分摊的房屋占地面积就越少。但随着建筑层数的增加,房屋的总高度也增加,房屋之间的间距也必须增大。因此,用地的节约量并不随建筑层数的增加而按同一比例递增。
2.2 结构设计与造价的关系
建筑层数对单位建筑面积造价有直接影响,但影响程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分,不管层数多少,都共用一个屋盖,并不因层数增加而使屋盖的投资增加。因此,屋盖部分的单位面积造价随层数增加而明显下降。基础部分,各层共用基础,随着层数增加,基础结构的荷载加大,必须加大基础的承载力,虽然基础部分的单位面积造价随层数增加而有所降低,但不如屋盖那样显著。承重结构,如墙、柱、梁等,随层数增加而要增强承载能力
和抗震能力,这些分部结构的单位建筑造价将有所提高。
2.3 高层住宅结构设计与经济性的关系
住宅的层高直接影响住宅的造价,因为层高增加,墙体面积和柱体积增加,并增加结构的自重,会增加基础和柱的承载力,并使水卫和电气的管线加长。降低层高,可节省材料、节约能源,有利于抗震,节省造价。同时,除降低层高可以减少住宅建筑总高度,缩小建筑之间的日照距离,所以降低层高能也取得节约用地的效果。在相同建筑面积时,住宅建筑平面形状不同,住宅的外墙周长系数也不相同。显然平面形状越接近方形或圆形,外墙周长系数越小,外墙砌体、基础、内外表面装修等也随之减少,并且受力性能好,造价会降低。考虑到住宅的使用功能和方便性,通常单体住宅建筑的平面形状多为矩形。
3、结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用
3.1 直觉优化(概念设计优化)技术与建筑结构设计
对于同一建筑方案,可以有许多不同的结构布置设计;确定了结构布置的建筑物,即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的:建筑物细部的处理更是不尽相同,这些问题是计算机无法完全解决的,都需要设计人员自己作出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下,根据工程实践经验进行,这便是前面所说的概念设计。因此,概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择过程中。
3.2 概念设计处理的实际建筑设计问题
概念设计所要处理的问题多种多样。但可以肯定的是希望通过概念设计,建筑结构能在各种不期而遇的外部作用下不受破坏,或将破坏程度降至最低。因此,分析如何应付建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的重要内容。其中,地震作用最为难以琢磨,破坏性也最大。故而,建筑设计过程中就应该未雨绸缪,从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施,不利于抗震的作法则应尽量避免。刚度均匀、对称是减小地
震在结构中产生不利影响的重要手段;延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏;多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏,消耗一部分地震能量。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。结构师在保证安全性的前提下,当然应该敢于挑战新的结构形式,使建筑师的意图得以实现。在建筑结构设计的过程中,在基本满足建筑师设计意图的基础上,平面布置应尽量规则,对称,尽量缩小质量中心和刚度中心的差异;使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上,在满足功能要求的前提下,尽量使竖向承重构件上下贯通;能不使用转换层的就应避免使用,以减小结构分析和设计上的困难,还容易造成应力集中;竖向刚度最好不要突变,而要渐变,否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象,这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。
4、结语
建筑结构的造价在建筑工程中占有较大的比例,结构设计优化技术的应用可以产生可观的经济效益。建筑设计部门和设计人员应严格遵守“经济、适用、合理”的设计原则,精心设计,应用现代化科技手段,选择合理的建筑结构设计方案,实现降低建筑工程造价并取得最大经济效益的目的。