結構設計優化技術在變電站內房屋結構設計中的應用

蔡蕾

[摘 要]在變電站內房屋結構設計的過程中，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規則，對稱，盡量縮小質量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。利用結構設計優化的技術方法可以滿足建筑產品的品質要求不斷提高的目的，實現了人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高的需求，同時，這也實現了建筑商不斷尋求新的手段來滿足顧客的需求，達到降低變電站內房屋工程造價成本的目標。

[關鍵詞]變電站房屋結構；設計優化；應用

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）39-0357-01

1 結構設計優化概述

1.1 意義

相較傳統結構設計而言，結構設計優化能夠大幅降低房屋建筑的工程造價，降低幅度甚至高達25%；結構設計優化能夠充分發揮材料的性能，使房屋結構各組成單元實現有機協調；結構設計優化能夠為建筑整體性方案設計提供科學的決策?？偠灾?，結構設計優化的有效應用，能使房屋結構設計更加適用，更加安全，更加經濟，更加美觀，更加便于施工。

1.2 原則

結構設計優化的意義在于充分發揮材料性能，實現各構件以及各設計專業的最佳配合。它不僅具備了傳統設計方案所要求的安全性，也充分體現了如今社會所提出的價值學及審美學特點。結構設計優化是一個不斷提高結構設計水平的過程。結構設計優化過程中，不應該降低對結構安全度及抗震性能的要求，而是使房屋建筑物在整體上更為協調，不僅實現成本方面的降低，還要實現安全方面的提高。

1.3 要點

1.3.1 遵循結構設計規范

結構設計優化給設計人員提出了較高的要求，既要求他們經驗豐富，又要求他們熟悉并遵循相關的結構設計規范。規范由于面向大眾工程，因而，在某些規定上會較為保守。另外，對于某些復雜結構設計而言，有些規定并不安全。因此，在具體操作過程中，設計人員要予以判斷、把握和優化，從而促進結構設計質量的進一步提高。

1.3.2 加強各專業之間的協作

結構設計優化是一個復雜而系統的工作，需要多專業密切協作。在房屋建筑建設過程中，建筑設計和結構設計是兩個最為關鍵的環節，二者有機結合，一方面能夠提高外觀效果，另一方面能夠降低工程造價。在某些建筑設計中，設計人員為了突出方案的新奇效果，至建筑基本力學規律于不顧，給后續的結構設計造成了諸多困難。所以，只有加強各專業之間的協作，才能實現結構設計的合理化。

2 結構設計優化方法在變電站房屋結構設計中的實際應用

2.1 前期設計環節

變電站房屋結構的前期設計環節是影響變電站房屋經濟性設計的重要方面，它會對項目的總投資資金造成影響。當前，在變電站房屋設計方面存在的普遍的問題便是在前期環節并沒有將建筑結構優化設計的方法應用其中，在設計前期并沒有考慮到結構設計的科學性與合理性，甚至部分情況下，會對變電站房屋結構設計造成負面影響。因此，必須在前期設計環節將建筑結構優化設計方法應用其中，選擇較為合理、可行的結構形式，策劃合理的設計方案，在設計初始時期保障設計的合理性，為整體設計創造較好的開端。

2.2 抗震概念設計

在變電站房屋結構設計中，建筑結構設計優化方法主要應用于無具體數據參數指標的抗震設計情況。將抗震設防烈度作為設計案例，正是由于其發生具有較大的不確定性，實際計算情況通常會與預定設計情況產生差異，因此需要采取結構優化設計中的概念設計方案。將以往的數據作為輔助考察依據，在具體設計過程中，將建筑結構優化設計方法靈活運用于設計中，以期達到最佳設計值。另外，在保障宏觀設計滿足要求的同時還需要注重結構細節的設計。將變電站房屋結構設計細節中現澆板的選用作為具體設計要求，若其異形板在拐角末端較易產生斷裂情況，設計時則需要考慮鋼筋選擇的范圍，在投入成本相當的情況下，選用極限拉力較強、能夠滿足塑性要求的鋼筋材料。若現行規劃的現澆板所選用的材質是在受力方面有較強功能的，此時為保障塑性要求，則可選擇冷軋帶肋式的鋼筋材料。保障在內部結構設計時，現澆板外部里面的配置鋼筋材料能夠滿足結構優化的具體條件，不僅能夠為建筑安全設計提供保障，同樣也可以達到經濟性控制的目的。

2.3 變電站房屋基礎地基優化設計

變電站房屋地基作為其結構設計的關鍵，為達到優化設計的目的，首先需要確保其地基結構設計的最優規劃。隨著變電站建筑行業的飛速發展，變電站房屋地基設計也正根據其建筑成品的功能、具體形態不同，其對地基的具體標準要求也存在著強弱差異，基于變電站房屋基礎地基設計更需要從其實際情況出發，設定好地基實際勘測計劃，在結構優化設計時，秉承節省工程造價的原則，若地基設計主要以地樁為基礎，則需要根據實際受力情況，對不同材質的地樁進行考察，選擇最佳的設計方案。

2.4 選擇節能指標較高的結構設計類型

將建筑結構設計方案應用于變電站房屋結構設計中主要是為了在降低工程造價的基礎上，提升房屋建成后的整體效益。因此，需要選擇節能指標較高的結構設計類型。常規設計中主要有三種房屋結構形式，分別為短肢剪力墻結構、框架結構及框架與剪力墻融合的結構模型。第一種結構設計的抗震性能較高，且并不需要較多材料的選用，第二中結構設計由于其柱截面較大會影響房屋內部家具的布置，而第三種結構綜合適應能力較強，抗震效果好，且抗測力效果較為明顯。三種結構類型均有其自身存在的優缺點，在選擇最優設計方案時同時需要從房屋實際需求出發，將造價與后期效益均納入考慮的范疇，據實際情況選擇最佳設計方案。

結束語

總之，將建筑結構優化方法應用于變電站房屋結構設計中，主要是為了達到降低工程總造價、提高建筑結構的經濟性的目的。在變電站房屋結構設計中，選擇最為合理、科學的建筑材料，在前期設計、概念設計、下部地基基礎設計中應用最優設計方法，不僅能夠使建筑物實現審美價值與功能性的統一，同時能夠從整體上節省變電站房屋工程建造成本，實現良好的經濟、社會效益，較好地迎合了當前科學發展觀、可持續發展理念的要求。

參考文獻

[1] 曲浩.淺談結構設計優化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J].科技與企業，2013（04）.

[2] 孫有果.結構設計優化技術在房屋結構設計中的具體應用探討[J].科技致富導向，2011（08）endprint