建筑结构设计中优化技术的应用探讨

魏马龙

摘 要 建筑结构设计作为建筑工程重要内容，其优化设计对于提升建筑整体质量与效益具有重要意义。本文以高层建筑为例分析建筑结构设计中优化技术的应用，希望可以起到一定借鉴意义。

关键词 结构;设计;建筑;技术

1结构（建筑）设计中优化技术的应用意义

优化技术主要指通过一定手段与策略，使得程序或系统相关性能可以得到有效提升。建筑企业将优化技术应用到建筑结构设计中去，无疑可以提升整体建筑性能，促进建筑效益提升。首先，将优化技术应用到建筑结构设计之中有利于提升建筑安全性。相关企业通过建筑结构优化，一定程度上提升建筑结构整体安全性能。例如，设计人员可以通过缩小高层栋距的方式，来对建筑结构进行优化，提升建筑物安全性能[1]。其次，建筑结构优化可以有效节约工程成本。大多数建筑工程项目之所以成本较高与前期建筑设计优化不足有很大关系，一些建筑企业忽视前期设计环节，或者前期设计并不细致，导致后期施工与前期设计出现很大出入，企业迫不得已必须调整施工或者修改设计，导致一部分成本浪费，无形中增加工程造价。企业在施工前注重建筑结构优化，从建筑结构每一个细节处入手，精细化设计可以减少后期施工改动，有效避免施工成本浪费，降低工程成本，提升工程经济效益。再次，建筑结构优化设计可以进一步优化配置施工材料等资源，提升工程整体效益。企业通过建筑结构优化设计，在保证质量同时节省建筑占地、材料使用等，节约资源同时提升建筑工程经济效益。

2建筑结构设计中优化技术的应用要点

企业在建筑结构设计优化过程中，需要注重优化技术应用控制要点，并结合相应工程具体情况，制定科学有效结构设计优化方案，提升建筑结构设计优化质量[2]。一般高层建筑设计包含剪力墙设计、地下车库设计、建筑主体结构设计等，施工企业可以从剪力墙结构、地下车库框架结构、主体结构设计优化入手，注重相应结构优化技术应用要点，全面优化建筑结构提升建筑工程综合效益。

2.1 剪力墙设计优化控制要点

一般高层建筑会采用剪力墙结构，以提升整体建筑稳定性与安全性，确保建筑质量。企业在剪力墙设计优化上可以注重以下控制要点：①细化设计剪力墙配筋。以18层高层建筑为例，在结构设计上可以按照相关规定（《高层建筑混凝土结构技术规程》与《建筑抗震设计规范》）要求进行结构优化设计。严格把控配筋率，尽可能保障配筋率在1.2～1.6%之间，且最多不宜超过2.0%，对于剪力墙上配筋以结构配筋为主。②适当选择大开间剪力墙。剪力墙的墙间距是用来区分小开间剪力墙与大开间剪力墙的重要依据，通常小开间剪力墙横墙间距在2m～4m之间，而后者在6m～8m之间，有调查研究表明后者要比前者在开间剪力墙所占比例中少3.1%～6.1%，可见大开间剪力墙对于降低材料消耗具有重要意义，相关设计人员可以适当选择大开间剪力墙替换小开间剪力墙。③科学设计边缘构件。企业在边缘构件钢筋形式设计上，转角或肢端部位优先置于大直径钢筋，其余部分适当采用小直径边筋方式，综合化配置边缘结构钢筋。在边缘构件配筋计算上，需要将超配（最低构件要求）控制在5.0%以下，在条件允许情况下，企业可以采用水平筋方式。

2.2 地下车库框架结构优化控制要点

企业在地下车库框架结构优化上需要注重以下几点：① 顶板梁设计。建筑企业在地下车库顶板梁设计上，可以对箍筋设计进行进一步优化，可以通过各种箍筋间距控制来达到优化框架结构设计目的。例如，在三级框架梁箍筋（加密区）最大间距设计上，可以选取hb/4、8d、150的最小值，同时选择直径C8最小箍筋;在四级框架梁箍筋最大间距设计上，可以选取hb/4、8d、150的最小值，同时选择直径C6最小箍筋。②地下车库顶板设计。建筑企业在地下车库顶板设计上，可以优化配筋率，将支座最小配筋率控制在0.179%，板面通长筋的配筋率控制在0.10%到0.15%范围之间。

2.3 建筑主体结构设计优化控制要点

建筑是由众多主体结构支撑搭建而成，其中支撑建筑的结构包括梁、参数等。首先，建筑企业需要注重梁结构优化设计。假定地下车库建筑楼层结构梁、板、柱皆为C35混凝土，由于该层需要考虑消防荷载35KN/m2，且需要覆土厚度（板顶）1.50m，因此在配筋中需要选择多排钢筋多排钢筋形式，其中1000mm梁高、450mm梁宽，由于需要接触土壤所以设计35mm梁保护层厚度、250mm板厚，支座负筋三排Φ25钢筋，配筋面积为8345mm2。设计人员对此种配筋方式进行分析，此种多排支座钢筋布置在梁旁支座内、板内等形式，使得钢筋受力性能与实际相比产生一定差距，降低结构整体性。为此，设计人员采用“又”字形钢筋固定方式，并对梁处进行适当的加腋处理，提升钢筋整体受力性能，经过检测将受力荷载提升了2269kN·m，优化效果显著。除了结构方式需要优化外，还要优化配筋。建筑企业在配筋设计上尽量贴近设计计算值，避免配筋出现浪费等情况，当框架梁跨度达到4.00m以上是，上部通长筋可以选择三级C12、二级C14钢筋与负筋（支座处）搭接，适当减小锚固长度;建筑企业在配筋选择上最小纵筋（框架梁）选择C14，受力筋选择C10，非框架梁架立筋（上部）选择C10等。其次，建筑企业需要注重墙参数优化设计。在参数优化设计上，企业需要注重荷载优化设计与参数设置优化。建筑企业在荷载优化设计上需要自动扣除结构重叠荷载，按照实际容重对填充墙进行计算;在参数设置优化设计上，应考虑梁端对框架结构刚域影响、活荷载不利布置等[3]。

3结束语

综上所述，建筑结构设计中优化技术的应用可以提升建筑整体效益，促进建筑企业良性发展。建筑企业结构优化技术应用中需要注重剪力墙设计优化控制、地下车库框架结构优化控制、建筑主体结构设计优化控制等，全面提升建筑工程质量，满足民众需求。

参考文献

[1] 赵洛亭.房屋建筑结构设计中优化技术的应用探讨[J].绿色环保建材，2018，137（7）：96，99.

[2] 梁道軒，侯胜利，王晓寒.宁波东部新城某主塔楼结构设计中参数化建模技术的应用[J].建筑结构，2018（18）：30-35.

[3] 孙国民，张效忠，孙延华.基于特征值分析的多尺度结构优化设计方法[J].应用数学和力学，2019，40（6）：630-640.