建筑结构设计成本优化分析

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建筑结构设计成本优化分析 - 代写建筑论文

摘要:本文的主要目的是在确保建筑质量和使用功能的前提下,科学合理的制定建筑结构设计成本和工料消耗资源等,并确立设计成本优化模型,在成本设计的各个阶段中以建筑结构成本最优化来引导、控制、调整建筑结构的设计。

关键词:建筑结构设计、成本优化、控制调整建筑机构设计

改革开放以来的经济背景下,我国建筑行业迅猛发展,但是随着建筑需求与发展膨胀现象的出现,为了追求建筑设计的速度和效益,在对其结构设计上偏重新奇和保守,浪费现象严重.为了克服这种情况,对建筑结构设计的成本控制随之而生.其中设计优化是现阶段建筑设计领域中被普遍认识和应用的成本控制手段,在增加建筑使用的舒适性、提高建筑结构的空间使用效率方面取得了一定的成果。

一、建筑结构设计优化和建筑成本管理分析

设计优化的主要目的是在合理的范围内,使设计出来的产品结构最合理、性能最好质量最高并且成本最低,同时也具有较短的设计时间和较强的市场竞争能力。设计优化的主要步骤包括:决策变量的选取、目标要求的制定、数学模型的建立、优化算法的选取和程序的设计等。建筑结构设计优化也是包括以上几个步骤。其中,设计变量的选择主要包括结构的形状参数例如柱距、层高等,还包括使用的材料以及杆件的截面尺寸等;建筑结构的体积、重量、刚度、承载能力、建筑造价等都可以作为优化设计的目标,这些目标是判别建筑结构方案好坏的标准;优化设计的约束条件的设立要符合设计的标准和工程惯例上的要求,结构优化设计时约束条件包括钢筋混凝土梁的最小或者最大的配筋率、梁的最小宽度等即有关设计标准等的有关规定和要求的数值,还包括确保建筑结构正常工作的刚度、强度、自振频率及强度的限制;在选取优化算法时要选择收敛速度快并且计算相对简单点的优化算法,因为一个合适的优化算法在求解数学模型时可归结为在约束条件下求解目标的最优值。

建筑主体就是建筑结构,土石方、地基的处理、建筑的维护和装饰施工、建筑中各种设备的安装及建筑结构等几个部分所需费用都是建筑成本的主要组成部分,其中建筑结构设计作为工程建筑的灵魂,是控制确定建筑成本的主要方面.所以在建筑建设的程序中应该尽早的对建筑成本进行科学合理的控制和优化,而建筑设计与建筑成本信息的整合是成本管理的核心内容.

二、建筑结构设计成本优化模型分析

1.建筑结构设计成本优化模型构建的思路。建筑结构项目的成本、建筑材料和人工工日的消耗量、建筑结构构件设计工程量的计算均是线性关系的运算。利用线性运算关系建立相应的数学模型,将建筑结构构件用工数量及市场单价清单、构件所需材料数量及所使用材料的理想推断值联系起来,以BQP作为固定计算单价,以计算目标成本条件下建筑结构工程量清单,来达到规划产品成本同时实现成本配置最优化的目的。

2.建筑结构设计成本优化模型约束条件、目标函数的设置。

模型建立是用钢筋混凝土建筑结构的地下车库结构为例,采用线性规划的方法,结合建筑结构构建的市场平均单价、标准定额工料的消耗和目标成本工料用量作为模型的约束条件,建立建筑结构各个构件工程量与建筑结构设计目标成本及工程用料资源等之间的优化配置关系。

2.1模型目标函数与约束条件的设立。首先需要设立目标函数,包括决策变量的设置、市场条件的设置、目标函数的设立。

设置模型的决策变量时通常将决策变量作为建筑结构构件设计图示的计算工程量,并且对其的计算是依据计价规范规定的构件工程量计算规则。

其次是设置市场条件。市场条件即价值系数,也就是设置模型市场价值系数作为建筑结构构件招标、投标的市场单价清单。该单价是企业合同签订、成本核算、拨付工程进度款、工程竣工结算的依据也是单价合同中的固定单价。

2.2 设置约束条件。约束条件包括:建筑结构项目的人工消耗量必须不能超过建筑结构项目预测的人工消耗量、建筑结构项目的模板工作量不能超过预测的模板工程量的总量、建筑结构项目钢筋的消耗量和混凝土的消耗量均不能超过预测消耗的总量、建筑楼梯面积在建筑方案确定后随之确定并且单位面积内梁、柱、基础、板、墙、钢筋等构件的工程量有一定的取值范围等。

3.建筑结构设计成本优化模型的形成。在建筑结构设计成本优化模型形成之前也需要设置建筑结构的资源要素限额及目标成本与构件设计用量。其中必须遵循科学合理的程序来准确预测成本,综合考虑各个因素的影响,之后就可以建立科学的建筑结构成本优化模型,并将其应用与实际工程中。

三、项目实例分析

本项目是地下车库的设计与施工。在该项目中将建筑结构设计成本优化模型应用其中,首先进行建筑结构项目目标成本和要素的预测,将实例项目中的实例参数即建筑的结构高度、面积、功能等引入结构目标成本优化模型,预测出项目单位建筑面积目标成本和成本要素,其中成本要素包括人工、钢筋、混凝土、模板等。模型的第二个步骤是确定项目构件的清单项目综合单价,最后得出地下车库的实际成本优化模型。在实际的成本优化模型中,有关项目的施工也影响到项目成本的控制。

本实例中图纸的设计要求是轴与轴间隔是七米多,要求在半地下车库施工过程中,梁在绑扎中使用的钢筋都是12米长,钢筋绑扎方法会浪费很多钢筋头,造成钢筋材料的浪费。同时在很多需要加密的区域采用绑扎方法也会造成钢筋头的浪费,所以本项目中在梁绑扎的钢筋连接事采用丝扣连接,即钢筋滚轧直螺纹连接技术,这种连接方式具有价格低、施工效率高、强度高、连接简单等优点,并且在搭接钢筋加密区时采用钢筋滚轧直螺纹连接技术,可以避免由于钢筋过长而造成的断钢筋丢弃现象的发生,直接避免了材料的浪费,节约了建筑成本。而在柱子钢筋绑扎这一环节的施工中,采用的是电渣压力焊技术,这种技术可以确保施工质量,降低工程成本,并且工艺操作较为简单,易于掌握。不过在使用这种技术时操作人员一定要按照电渣压力焊技术的相关操作标准进行操作,操作完成后也要对钢筋电渣压力焊接头的外观进行仔细检查,确保焊点的均匀,不存在裂缝,并且要保证钢筋表面不能有明显的伤痕、气孔等现象。之后也要对钢筋焊接做拉力实验,确保钢筋组的抗拉强度符合相关要求的规定值,保证工程的质量。

通过对地下车库的设计和施工采用建筑结构设计优化模型可以得到:建筑工程构件工程量的约束值对决策变量发挥了规范和导向功能;建筑项目的目标成本和要素资源限额对工程发挥了优化约束的作用。

结论

本文是在建筑设计发展迅速的环境下进行分析的,具有很强的现实意义,能够为建筑结构项目建设前期的投资估算提供可靠的计算模型,并能帮助建筑项目设计单位和业主设定设计限额,同时根据建筑工艺、市场定额设定相关设计参数,实现在结构设计过程中的设计成本优化和控制,提升对项目结构设计成本的管理。

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[正文图表略.]
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