建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的应用

技术创新

152 2015年12期建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的应用

俞晓良

浙江秀州建设有限公司，浙江嘉兴 314000

摘要：随着国民经济的不断发展，人民生活水平日益提高，人们对居住房屋的功能性要求也越来越高。因此，在对房屋建筑结构进行设计时，应重视其优化技术的应用。本文即详细阐述了建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的应用。

关键词：建筑工程；结构设计；优化

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)12-0152-01

1 引言

在社会持续发展和生活质量不断提升的背景下，人们对房屋建筑的要求正在从实用性转化为安全性和功能性，这给房屋设计提出了更高的要求，如何开展房屋结构设计工作，如何更好地控制和管理房屋结构设计工作成为当务之急。当前建筑结构设计优化方法成为行业验证和优化房屋结构设计的主要方法，有了建筑结构设计优化方法作为基础，房屋结构设计工作的经济性和功能性就有了保障，以建筑结构设计优化方法的应用为平台，房屋结构在安全、实用等环节就有了根本的保证。

2 建筑结构优化方法的重要性

将建筑结构设计优化技术在建筑结构设计中充分应用，既可以提高建筑物的工程质量，又可以提高经济效益。现在我国提倡可持续发展，实现更多、更大的市场效益，这就要求每一个建筑商在满足建筑结构长远效益的前提下，尽最大可能的减少建筑结构的近期投资。其与传统的建筑结构设计相比，采用的设计优化方法则可以使建筑工程造价降低6%－35%，优化方法的技术高，使得所利用的材料性能、建筑的内部单元等都得到了最好的协调。

综合我国现阶段的国情与发展趋势来看，建筑将向着高层或超高层建筑的方向发展。因此，越来越多的人开始关注该如何尽可能地减少投入的资金，并对建筑的结构设计与时代发展的需求相符合予以保证等这些问题。如果在优化建筑结构设计的时候，将建材的性能与机械设备的性能充分地发挥出来，将比之前的建筑结构设计更加具有优势。而且，优化建筑结构的设计之后，企业所获得的经济效益将会更高，因为工程造价资金的投入得到了有效地降低，此外，如果建筑结构的设计得到了优化，就可以实现建筑结构中各个单元的有机整合，从而提升建筑的质量，使得人们的居住安全得到了重要保障。因此，如果想要使建筑结构具有更强的适用性和更好的经济性，优化建筑的结构设计，是非常重要且行之有效的措施。

3 建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的应用

3.1 建筑主体优化

建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在建筑建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得构造过大的剪力墙。

3.2 桩基础的具体优化

在基础设计中可以采用变刚度设计的概念，是对传统基础设计理念的一大突破。即在特殊的条件下，基础设计可以不遵循“同一结构单元部分不宜采用天然地基部分采用桩基”的规定（但同一结构单元内的桩基，不宜选用压缩性差异较大的土层作为桩端持力层，不宜采用部分摩擦桩和部分端承桩）。变刚度调平的主要方法有三种，第一，采用天然地基时，对荷载分布比较集中的区域（如核心筒附近等）实施局部增强处理，可采用局部桩基或采用局部刚性复合地基。第二，采用桩基时，对荷载分布比较集中的区域可采取变桩距（局部加密布桩）、变桩径（局部区域采用较大桩径的桩）、变桩长（多持力层）布桩，同时可适当弱化外围桩基或按复合桩基设计。第三，对主、裙楼连体的建筑，基础应按增强主楼（如采用桩基等）弱化裙房（如采用天然地基、舒短桩、复合地基等）的原则设计。

3.3 建筑分布结构的优化设计

建筑分布结构的优化设计主要包括建筑的结构基础拉梁、荷载、钢筋混泥土结构、建筑剪力墙结构等，这些部分都需要进行优化跟处理。在建筑的基础拉梁结构上，设计师需要通过对其要求的高度、层数来综合考虑其防震性以及稳固性。然后，还要对基础桩基和基础拉梁的配筋率进行综合计算，以确保整个拉梁基础和桩基的和谐一致。此外，施工周围的土地质况、以及风力和气候等因素往往是容易被设计师所忽视的问题。但是，其实在对建筑的荷载设计上，设计师也需要充分考虑其施工周围的土地质况，以明确其地基的受荷载状况，然后根据这些情况以及风力、气候等元素来设计其基础结构。现今，在设计建造建筑的钢筋混凝土和剪力墙结构时，准则方法的设计步骤是经常会被采用的步骤。对结构整体受力和部件受力状况进行预先演算，通过核定其单元截面上的受力优化来不断推进，从而得出结构上的整体优化。通过这种方法，设计师能够在其辅助下找出最合适、最低以及最安全稳定的结构设计。

3.4 结构优化要和排水系统优化相互协调

现代存放排水系统的房间中会存放着许多机械设备，因为荷载强度和荷载能力都较大，所以应当将存放排水系统的房间安排在地下室，同时需要确保管道的预留深度和预留尺寸都要符合我国的相关标准，同时需要加固楼板的钻孔位置。除此之外，应担对水平方向的管线加以注意，尤其要关注水平管线是否贯穿了梁或柱，应担尽量降低这种情况的发生。如果在建设过程中因为不可抗因素导致管道贯穿可承重墙，那么则需要对墙体进行再次加固，在建筑整体上应当尽量保证管道网通结构设置上的协调性，避免管道出现绕梁或绕柱情况的发生。

参考文献

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