建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用探討

魏馬龍

摘 要 建筑結構設計作為建筑工程重要內容，其優(yōu)化設計對于提升建筑整體質量與效益具有重要意義。本文以高層建筑為例分析建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用，希望可以起到一定借鑒意義。

關鍵詞 結構;設計;建筑;技術

1結構（建筑）設計中優(yōu)化技術的應用意義

優(yōu)化技術主要指通過一定手段與策略，使得程序或系統相關性能可以得到有效提升。建筑企業(yè)將優(yōu)化技術應用到建筑結構設計中去，無疑可以提升整體建筑性能，促進建筑效益提升。首先，將優(yōu)化技術應用到建筑結構設計之中有利于提升建筑安全性。相關企業(yè)通過建筑結構優(yōu)化，一定程度上提升建筑結構整體安全性能。例如，設計人員可以通過縮小高層棟距的方式，來對建筑結構進行優(yōu)化，提升建筑物安全性能[1]。其次，建筑結構優(yōu)化可以有效節(jié)約工程成本。大多數建筑工程項目之所以成本較高與前期建筑設計優(yōu)化不足有很大關系，一些建筑企業(yè)忽視前期設計環(huán)節(jié)，或者前期設計并不細致，導致后期施工與前期設計出現很大出入，企業(yè)迫不得已必須調整施工或者修改設計，導致一部分成本浪費，無形中增加工程造價。企業(yè)在施工前注重建筑結構優(yōu)化，從建筑結構每一個細節(jié)處入手，精細化設計可以減少后期施工改動，有效避免施工成本浪費，降低工程成本，提升工程經濟效益。再次，建筑結構優(yōu)化設計可以進一步優(yōu)化配置施工材料等資源，提升工程整體效益。企業(yè)通過建筑結構優(yōu)化設計，在保證質量同時節(jié)省建筑占地、材料使用等，節(jié)約資源同時提升建筑工程經濟效益。

2建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用要點

企業(yè)在建筑結構設計優(yōu)化過程中，需要注重優(yōu)化技術應用控制要點，并結合相應工程具體情況，制定科學有效結構設計優(yōu)化方案，提升建筑結構設計優(yōu)化質量[2]。一般高層建筑設計包含剪力墻設計、地下車庫設計、建筑主體結構設計等，施工企業(yè)可以從剪力墻結構、地下車庫框架結構、主體結構設計優(yōu)化入手，注重相應結構優(yōu)化技術應用要點，全面優(yōu)化建筑結構提升建筑工程綜合效益。

2.1 剪力墻設計優(yōu)化控制要點

一般高層建筑會采用剪力墻結構，以提升整體建筑穩(wěn)定性與安全性，確保建筑質量。企業(yè)在剪力墻設計優(yōu)化上可以注重以下控制要點：①細化設計剪力墻配筋。以18層高層建筑為例，在結構設計上可以按照相關規(guī)定（《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》與《建筑抗震設計規(guī)范》）要求進行結構優(yōu)化設計。嚴格把控配筋率，盡可能保障配筋率在1.2～1.6%之間，且最多不宜超過2.0%，對于剪力墻上配筋以結構配筋為主。②適當選擇大開間剪力墻。剪力墻的墻間距是用來區(qū)分小開間剪力墻與大開間剪力墻的重要依據，通常小開間剪力墻橫墻間距在2m～4m之間，而后者在6m～8m之間，有調查研究表明后者要比前者在開間剪力墻所占比例中少3.1%～6.1%，可見大開間剪力墻對于降低材料消耗具有重要意義，相關設計人員可以適當選擇大開間剪力墻替換小開間剪力墻。③科學設計邊緣構件。企業(yè)在邊緣構件鋼筋形式設計上，轉角或肢端部位優(yōu)先置于大直徑鋼筋，其余部分適當采用小直徑邊筋方式，綜合化配置邊緣結構鋼筋。在邊緣構件配筋計算上，需要將超配（最低構件要求）控制在5.0%以下，在條件允許情況下，企業(yè)可以采用水平筋方式。

2.2 地下車庫框架結構優(yōu)化控制要點

企業(yè)在地下車庫框架結構優(yōu)化上需要注重以下幾點：① 頂板梁設計。建筑企業(yè)在地下車庫頂板梁設計上，可以對箍筋設計進行進一步優(yōu)化，可以通過各種箍筋間距控制來達到優(yōu)化框架結構設計目的。例如，在三級框架梁箍筋（加密區(qū)）最大間距設計上，可以選取hb/4、8d、150的最小值，同時選擇直徑C8最小箍筋;在四級框架梁箍筋最大間距設計上，可以選取hb/4、8d、150的最小值，同時選擇直徑C6最小箍筋。②地下車庫頂板設計。建筑企業(yè)在地下車庫頂板設計上，可以優(yōu)化配筋率，將支座最小配筋率控制在0.179%，板面通長筋的配筋率控制在0.10%到0.15%范圍之間。

2.3 建筑主體結構設計優(yōu)化控制要點

建筑是由眾多主體結構支撐搭建而成，其中支撐建筑的結構包括梁、參數等。首先，建筑企業(yè)需要注重梁結構優(yōu)化設計。假定地下車庫建筑樓層結構梁、板、柱皆為C35混凝土，由于該層需要考慮消防荷載35KN/m2，且需要覆土厚度（板頂）1.50m，因此在配筋中需要選擇多排鋼筋多排鋼筋形式，其中1000mm梁高、450mm梁寬，由于需要接觸土壤所以設計35mm梁保護層厚度、250mm板厚，支座負筋三排Φ25鋼筋，配筋面積為8345mm2。設計人員對此種配筋方式進行分析，此種多排支座鋼筋布置在梁旁支座內、板內等形式，使得鋼筋受力性能與實際相比產生一定差距，降低結構整體性。為此，設計人員采用“又”字形鋼筋固定方式，并對梁處進行適當的加腋處理，提升鋼筋整體受力性能，經過檢測將受力荷載提升了2269kN·m，優(yōu)化效果顯著。除了結構方式需要優(yōu)化外，還要優(yōu)化配筋。建筑企業(yè)在配筋設計上盡量貼近設計計算值，避免配筋出現浪費等情況，當框架梁跨度達到4.00m以上是，上部通長筋可以選擇三級C12、二級C14鋼筋與負筋（支座處）搭接，適當減小錨固長度;建筑企業(yè)在配筋選擇上最小縱筋（框架梁）選擇C14，受力筋選擇C10，非框架梁架立筋（上部）選擇C10等。其次，建筑企業(yè)需要注重墻參數優(yōu)化設計。在參數優(yōu)化設計上，企業(yè)需要注重荷載優(yōu)化設計與參數設置優(yōu)化。建筑企業(yè)在荷載優(yōu)化設計上需要自動扣除結構重疊荷載，按照實際容重對填充墻進行計算;在參數設置優(yōu)化設計上，應考慮梁端對框架結構剛域影響、活荷載不利布置等[3]。

3結束語

綜上所述，建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用可以提升建筑整體效益，促進建筑企業(yè)良性發(fā)展。建筑企業(yè)結構優(yōu)化技術應用中需要注重剪力墻設計優(yōu)化控制、地下車庫框架結構優(yōu)化控制、建筑主體結構設計優(yōu)化控制等，全面提升建筑工程質量，滿足民眾需求。

參考文獻

[1] 趙洛亭.房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用探討[J].綠色環(huán)保建材，2018，137（7）：96，99.

[2] 梁道軒，侯勝利，王曉寒.寧波東部新城某主塔樓結構設計中參數化建模技術的應用[J].建筑結構，2018（18）：30-35.

[3] 孫國民，張效忠，孫延華.基于特征值分析的多尺度結構優(yōu)化設計方法[J].應用數學和力學，2019，40（6）：630-640.