房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略探析

周雯芳

(中國電建集團昆明勘測設計研究有限公司， 云南 昆明 650051)

0 引言

在我國經濟水平不斷發展的過程中，我國的建筑市場也在此過程當中獲得了快速的發展。在市場激烈的競爭環境當中，也對企業施加了較大的壓力，為了能夠在激烈的市場競爭環境當中占據優勢地位，做好建筑結構的設計則成為了建筑企業在實際工作開展當中的一項重點內容。對此，即需要能夠對該方面重點做好把握，以科學方式的應用提升結構設計水平。

1 結構優化步驟

在實際建筑結構設計優化工作當中，其主要的步驟有：第一，設計變量選擇。在實際對優化模型設計變量節能型選擇時，即需要將能夠對建筑自身結構產生影響的參數作為變量。如對目標的相關參數值、約束控制相關參數值進行確定以及控制等。而對于部分具有較小變化范圍、影響相對較小且通過局部要素即能夠滿足具體設計要求的參數，則需要用過預定式參數的使用進行表示，以此在對計算數量以及設計數量進行有效減少的基礎上實現編程工作量的降低，以此實現具體工作效率的提升；第二，確定目標函數。在建筑結構優化過程當中，需要對能夠符合預定條件的鋼筋截面面積進行確定，包括失效的概率函數等，以此最大程度降低建筑工程整體造價；第三，確定約束條件。在結構優化設計工作當中，要想保證結構的可靠性，即需要能夠對優化設計相關的約束條件進行科學的確定。在實際計算工作當中，則需要積極的做好轉換處理，實現有約束優化向無約束優化的轉化，相關的方式有 powell閥以及拉式乘子法等；第五，應用程序設計。在以可靠度為基礎對房屋結構進行優化時，為了能夠對更好的設計效果進行靈活的，則可以將其編撰成具有全面功能、且具有較快運算速度的綜合性應用程序，以此保證整體優化設計工作得以高效率、更全面的得到實施；第六，綜合結果分析。在獲得計算結果后，即需要對其積極的開展比較分析，之后對其中具有最佳效果的設計方案進行獲得。在實際開展結構優化工作當中，需要把握好的一項內容即不能夠僅僅為了節約經濟而存在對建筑技術要求進行忽略的情況，也不能夠過于追求技術要求的強調而在經濟節約方面存在忽略情況。對此，在實際分析工作當中即需要做好科學化配置方式的應用，以此對預期的目標進行良好獲得。

2 優化方式應用

在實際建筑結構優化過程當中，其主要應用方式有：第一，局部與整體性優化。在實際設計過程當中，建筑自身具有較為明顯的復雜性以及層次性特征。從層次性角度分析，其中即具有建筑整體設計結構體系、安裝體系以及設計體系的包含，且在不同體系當中也具有較多下屬體系的存在。在具體房屋設計當中，作為設計人員即需要能夠全面的做好下屬系統的優化處理，在對關聯橫向性進行沖破的基礎上對疊加型工程進行實現。從復雜度角度來分析，則具有建筑零部件以及材料的選取等等，對此，在實際優化結構當中即需要能夠從整體角度考慮，對建筑的整體優化目標進行實現；第二，壽命階段性優化。在建筑工程的正常使用年限以內，在每一個階段都需要做好優化處理。作為房屋的設計者，需要能夠對不同階段的特點進行細致的考察，充分聯系實際確定最終優化方式，以此實現工程整體壽命的優化效果。通過該方式的應用，在對建筑質量進行保證的基礎上實現企業經濟效益的提升；第三，樁基礎優化。在建筑當中，樁基礎分為預制樁以及灌注樁這兩種類型。在建筑施工過程當中，灌注樁在實際質量控制方面存在一定的難度，不僅操作較為復雜，且需要較長的時間。對此，在實際設計中，在保證沉降內容同標準要求相符合的基礎上要做好預制樁施工的加入，以此實現對應工序的減少；第四，上部結構優化。在建筑上部結構設計當中，需要在做好對應模型建立的基礎上進行優化處理。在整個過程當中，需要先對剪力墻進行合理的設置，保證剪力墻具有均勻的質量特征，以此保證樓層平面剛度中心點能夠同樓層整體的結構中心相重合，以此對風力以及地震情況對其產生的破壞程度進行降低。在具體房屋架設當中，在相關條件允許的情況下，也需要做好剪力墻大開間的構造處理，即在對剪力墻墻肢長度進行加長的基礎上實現墻肢數量的減少，且能夠在滿足標準的情況下對混凝土使用量進行減少。在剪力墻當中，其中的暗柱通常為一般性鋼材鑄造形成的，在對較大剪力墻使用的情況下，即能夠在對鋼筋使用量進行減少的基礎上降低成本。同時，如建筑自身在相關條件方面存在不足，且在抗震抗壓方面具有較高的要求，則不得對過大的剪力墻進行構造；第五，優化協調性控制。在具體結構設計當中，需要保證建筑整體平面能夠同結構具有緊密的配合特征，以此同時對建筑結構合理性以及美觀性的結合效果進行實現。在建筑系統方面，需要保證其具有良好的簡潔性，保證支柱以及墻體不會存在錯位情況。在具體樓體設計當中，對于具有較多自身受力情況的區域，則需要選擇高強建材作為承重材料，以此實現自重的良好降低。從整體角度來說，則需要保證剛心、質心以及重心這幾者交疊正確，避免發生扭轉問題；第六，排水系統優化。在建筑排水系統房間當中，具有較多專門機械設備的設置，具有較大的荷載強度以及荷載能力。對此，即需要將其在地下室放置，保證管道在預留深度以及尺寸方面能夠同對應的標準相符合，并積極加固樓板鉆孔位置。同時，要對水平方向管線引起重視，避免其發生貫穿梁或者柱的情況。在實際建設當中，如管道存在穿過承重墻的問題，則需要積極做好墻體的進一步加固處理，保證結構在設置方面同排水管網具有良好的協調性，避免發生繞梁或繞柱情況；第七，電氣優化。在建筑電氣管線安裝方面，其通常以導線方式在金屬管體或者樓板、墻體區域安裝，對于該安裝方式來說，如果沒有做好處理，則很可能因此影響到預制結構施工的順利性。對此，如果在實際施工中需要穿過梁體，則需要提前在梁體上做好對應孔洞的預留，并保證墻體寬度同梁體寬度相同，如不相同，則需要保證梁體一面同墻體一邊對齊，避免出現管線在墻體上漏出的情況。在房屋建筑當中，在電梯位置也具有較多的孔洞以及較多的建筑構件，對此，即需要在實際設計中單獨分析計算電梯部分，保證其安全及合理性能夠滿足要求。

3 結束語

建筑結構設計是實際建筑設計當中的重點內容，將直接關系到建筑整體質量。在上文中，我們對房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略進行了一定的研究。在實際建筑優化過程當中，需要能夠積極做好優化策略以及重點內容的把握，保證結構的設計質量。