房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略探析

2018-08-15周雯芳

四川水泥 2018年9期

周雯芳

(中国电建集团昆明勘测设计研究有限公司，云南昆明 650051)

0 引言

在我国经济水平不断发展的过程中，我国的建筑市场也在此过程当中获得了快速的发展。在市场激烈的竞争环境当中，也对企业施加了较大的压力，为了能够在激烈的市场竞争环境当中占据优势地位，做好建筑结构的设计则成为了建筑企业在实际工作开展当中的一项重点内容。对此，即需要能够对该方面重点做好把握，以科学方式的应用提升结构设计水平。

1 结构优化步骤

在实际建筑结构设计优化工作当中，其主要的步骤有：第一，设计变量选择。在实际对优化模型设计变量节能型选择时，即需要将能够对建筑自身结构产生影响的参数作为变量。如对目标的相关参数值、约束控制相关参数值进行确定以及控制等。而对于部分具有较小变化范围、影响相对较小且通过局部要素即能够满足具体设计要求的参数，则需要用过预定式参数的使用进行表示，以此在对计算数量以及设计数量进行有效减少的基础上实现编程工作量的降低，以此实现具体工作效率的提升；第二，确定目标函数。在建筑结构优化过程当中，需要对能够符合预定条件的钢筋截面面积进行确定，包括失效的概率函数等，以此最大程度降低建筑工程整体造价；第三，确定约束条件。在结构优化设计工作当中，要想保证结构的可靠性，即需要能够对优化设计相关的约束条件进行科学的确定。在实际计算工作当中，则需要积极的做好转换处理，实现有约束优化向无约束优化的转化，相关的方式有 powell阀以及拉式乘子法等；第五，应用程序设计。在以可靠度为基础对房屋结构进行优化时，为了能够对更好的设计效果进行灵活的，则可以将其编撰成具有全面功能、且具有较快运算速度的综合性应用程序，以此保证整体优化设计工作得以高效率、更全面的得到实施；第六，综合结果分析。在获得计算结果后，即需要对其积极的开展比较分析，之后对其中具有最佳效果的设计方案进行获得。在实际开展结构优化工作当中，需要把握好的一项内容即不能够仅仅为了节约经济而存在对建筑技术要求进行忽略的情况，也不能够过于追求技术要求的强调而在经济节约方面存在忽略情况。对此，在实际分析工作当中即需要做好科学化配置方式的应用，以此对预期的目标进行良好获得。

2 优化方式应用

在实际建筑结构优化过程当中，其主要应用方式有：第一，局部与整体性优化。在实际设计过程当中，建筑自身具有较为明显的复杂性以及层次性特征。从层次性角度分析，其中即具有建筑整体设计结构体系、安装体系以及设计体系的包含，且在不同体系当中也具有较多下属体系的存在。在具体房屋设计当中，作为设计人员即需要能够全面的做好下属系统的优化处理，在对关联横向性进行冲破的基础上对叠加型工程进行实现。从复杂度角度来分析，则具有建筑零部件以及材料的选取等等，对此，在实际优化结构当中即需要能够从整体角度考虑，对建筑的整体优化目标进行实现；第二，寿命阶段性优化。在建筑工程的正常使用年限以内，在每一个阶段都需要做好优化处理。作为房屋的设计者，需要能够对不同阶段的特点进行细致的考察，充分联系实际确定最终优化方式，以此实现工程整体寿命的优化效果。通过该方式的应用，在对建筑质量进行保证的基础上实现企业经济效益的提升；第三，桩基础优化。在建筑当中，桩基础分为预制桩以及灌注桩这两种类型。在建筑施工过程当中，灌注桩在实际质量控制方面存在一定的难度，不仅操作较为复杂，且需要较长的时间。对此，在实际设计中，在保证沉降内容同标准要求相符合的基础上要做好预制桩施工的加入，以此实现对应工序的减少；第四，上部结构优化。在建筑上部结构设计当中，需要在做好对应模型建立的基础上进行优化处理。在整个过程当中，需要先对剪力墙进行合理的设置，保证剪力墙具有均匀的质量特征，以此保证楼层平面刚度中心点能够同楼层整体的结构中心相重合，以此对风力以及地震情况对其产生的破坏程度进行降低。在具体房屋架设当中，在相关条件允许的情况下，也需要做好剪力墙大开间的构造处理，即在对剪力墙墙肢长度进行加长的基础上实现墙肢数量的减少，且能够在满足标准的情况下对混凝土使用量进行减少。在剪力墙当中，其中的暗柱通常为一般性钢材铸造形成的，在对较大剪力墙使用的情况下，即能够在对钢筋使用量进行减少的基础上降低成本。同时，如建筑自身在相关条件方面存在不足，且在抗震抗压方面具有较高的要求，则不得对过大的剪力墙进行构造；第五，优化协调性控制。在具体结构设计当中，需要保证建筑整体平面能够同结构具有紧密的配合特征，以此同时对建筑结构合理性以及美观性的结合效果进行实现。在建筑系统方面，需要保证其具有良好的简洁性，保证支柱以及墙体不会存在错位情况。在具体楼体设计当中，对于具有较多自身受力情况的区域，则需要选择高强建材作为承重材料，以此实现自重的良好降低。从整体角度来说，则需要保证刚心、质心以及重心这几者交叠正确，避免发生扭转问题；第六，排水系统优化。在建筑排水系统房间当中，具有较多专门机械设备的设置，具有较大的荷载强度以及荷载能力。对此，即需要将其在地下室放置，保证管道在预留深度以及尺寸方面能够同对应的标准相符合，并积极加固楼板钻孔位置。同时，要对水平方向管线引起重视，避免其发生贯穿梁或者柱的情况。在实际建设当中，如管道存在穿过承重墙的问题，则需要积极做好墙体的进一步加固处理，保证结构在设置方面同排水管网具有良好的协调性，避免发生绕梁或绕柱情况；第七，电气优化。在建筑电气管线安装方面，其通常以导线方式在金属管体或者楼板、墙体区域安装，对于该安装方式来说，如果没有做好处理，则很可能因此影响到预制结构施工的顺利性。对此，如果在实际施工中需要穿过梁体，则需要提前在梁体上做好对应孔洞的预留，并保证墙体宽度同梁体宽度相同，如不相同，则需要保证梁体一面同墙体一边对齐，避免出现管线在墙体上漏出的情况。在房屋建筑当中，在电梯位置也具有较多的孔洞以及较多的建筑构件，对此，即需要在实际设计中单独分析计算电梯部分，保证其安全及合理性能够满足要求。