建筑空间结构的设计与优化

2018-02-10党大智重庆大学重庆400044

中国房地产业 2018年10期

文/ 党大智重庆大学重庆 400044

1、当前建筑空间结构的特征

1.1 材料的多样化

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。

1.2 结构形式的多变性

空间结构的一个主要优点就是能为建筑提供丰富的造型, 近年来一些大跨度公共建筑,特别是国外建筑师所做的设计表明：一个结构方案已很难从传统的结构形式予以界定,纯粹单一的结构形式是很少的,更多的是它们的组合体。

1.3 结构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 结构设计的抗风性和抗震性

随着空间结构的飞速发展, 动力问题也受到了人们越来越多的关注, 地震或风往往成为设计中的控制因素。对于网壳结构来说, 抗震性能是主要问题,新近的研究已深入到圆柱面与球面网壳的弹塑性性能、考虑屋盖与下部支承结构的相互作用、以及运用静力非线性算法计算网壳的水平地震反应。这些成果将进一步改进网壳结构的抗震设计。对于重量更轻、外形变化更多的膜结构来说, 风的动力作用上升为第一位。对大跨度索膜屋盖结构的横风向非线性共振响应分析以及空气动力失稳非线性分析已经起步并获得了初步成果。

2、建筑空间结构的设计与优化措施

2.1 完善材料验收制度

建筑工程中，确保建筑质量良好的首要程序就是要保证建筑所需的各项材料是符合规范要求的，这样的话就可以从源头上杜绝质量问题的出现。基于此，在进行建筑空间结构设计优化时，就要严格地把控建筑材料的合格性，验收其各项参数指标是否满足施工实际所需。从我国的建筑施工模式来看，建筑材料在进入施工现场时，相关的验收程序只是验收人员对建筑材料的出厂证明和合格证明进行查看，一般不会进行当场试验。在新的制度要求下，可以对建筑材料的选用和验收有明确的程序分工，各个环节又是具有一定独立性的，这样可以有效地把握建筑材料的质量安全，有利于建筑空间结构设计的高效性。

2.2 合理布置构件

为了能够使得建筑空间结构更加符合人们的需求，就需要对建筑空间结构进行优化配置，合理的布置建筑空间结构中的柱子、梁以及剪力墙，从而有效的保障建筑空间结构的舒适性和安全性。就以高层建筑来说，其空间设计主要采用的结构形式为框架力墙结构，该结构主要是由钢筋混凝土剪力墙以及钢筋混凝土框架构成的，框架结构中的梁和柱都采用的是钢材料，通过焊接的方式将两者连接起来。框架相较于剪力墙来说，其不仅能够采用钢接的方式进行连接，也能够采用铰接的方式进行连接。框架力墙具有较强的荷载力，而且也能够保持较好的整体性，能够有效的抵抗地震，因此，在目前的建筑空间结构中，这种结构设计应用较为广泛。

2.3 提升整体布局

提升整体布局是建筑空间结构的优化设计的核心内容之一。在提升整体布局的过程中工作人员为了能够有效的实现施工目标则应当注重从全局观念出发来进行设计。在提升整体布局的过程中设计人员应当注重利用结构设计中的点、线、面，确定建筑结构设计的总体布局，并且在这一过程中合理的处理好点、线、面之间的架构关系。另外，在提升整体布局的过程中设计人员应当注重借助于材料的选用、构件的布置来更加充分的发挥出现单个构件与整体结构的配合与协调并且能够使其成为最佳的受力状况，既能够实现整体结构良好的承重力、刚性与延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，从而能够在此基础上促进建筑空间结构设计可靠性的不断进步。

2.4 建立优化设计综合评价体系

建筑物在进行施工建设之前，完美的建筑空间结构设计是重中之重，因此，在选择合适的建筑物结构设计方案中，要建立优化设计综合评价体系。当一套甚至多套建筑物空间结构设计方案摆放在眼前，首先，建筑结构工程师要严格把关，删除不符合建筑施工标准和使用标准的设计方案。在几套合适的方案中，对设计方案进行综合评价，即使选择出合适的建筑设计方案，也要对此设计方案进行优化设计，严格计算设计方案中的设计数据，保证设计方案的正确性，还要对设计方案进行经济分析，加大安全系数，保证建筑空间设计的合理和实用。