建筑結構設計中優化技術的應用探討

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）設計中優化技術的應用意義

優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。建筑企業將優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。相關企業通過建筑結構優化，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化，提升建筑物安全性能[1]。其次，建筑結構優化可以有效節約工程成本。大多數建筑工程項目之所以成本較高與前期建筑設計優化不足有很大關系，一些建筑企業忽視前期設計環節，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。企業在施工前注重建筑結構優化，從建筑結構每一個細節處入手，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，建筑結構優化設計可以進一步優化配置施工材料等資源，提升工程整體效益。企業通過建筑結構優化設計，在保證質量同時節省建筑占地、材料使用等，節約資源同時提升建筑工程經濟效益。

2建筑結構設計中優化技術的應用要點

企業在建筑結構設計優化過程中，需要注重優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化方案，提升建筑結構設計優化質量[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，施工企業可以從剪力墻結構、地下車庫框架結構、主體結構設計優化入手，注重相應結構優化技術應用要點，全面優化建筑結構提升建筑工程綜合效益。

2.1 剪力墻設計優化控制要點

一般高層建筑會采用剪力墻結構，以提升整體建筑穩定性與安全性，確保建筑質量。企業在剪力墻設計優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定（《高層建筑混凝土結構技術規程》與《建筑抗震設計規范》）要求進行結構優化設計。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。企業在邊緣構件鋼筋形式設計上，轉角或肢端部位優先置于大直徑鋼筋，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，企業可以采用水平筋方式。

2.2 地下車庫框架結構優化控制要點

企業在地下車庫框架結構優化上需要注重以下幾點：① 頂板梁設計。建筑企業在地下車庫頂板梁設計上，可以對箍筋設計進行進一步優化，可以通過各種箍筋間距控制來達到優化框架結構設計目的。例如，在三級框架梁箍筋（加密區）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。建筑企業在地下車庫頂板設計上，可以優化配筋率，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，建筑企業需要注重梁結構優化設計。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，優化效果顯著。除了結構方式需要優化外，還要優化配筋。建筑企業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，建筑企業需要注重墻參數優化設計。在參數優化設計上，企業需要注重荷載優化設計與參數設置優化。建筑企業在荷載優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，建筑結構設計中優化技術的應用可以提升建筑整體效益，促進建筑企業良性發展。建筑企業結構優化技術應用中需要注重剪力墻設計優化控制、地下車庫框架結構優化控制、建筑主體結構設計優化控制等，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化技術的應用探討[J].綠色環保建材，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化設計方法[J].應用數學和力學，2019，40（6）：630-640.