摘要：在进行结构设计时根据各方面的影响因素，合理应用优化技术，尽可能地提高结构设计的质量及安全性。本文根据工程案例，对建筑结构设计优化技术进行探讨，供同行借鉴参考。
关键词：结构设计；优化方法
1、结构设计中优化方法的应用
1.1结构设计优化技术与建筑结构设计的结合
结构设计一般先确定结构布置，再根据不同的荷载情况来分析过程中的参数、材料等要求，有些是不能利用计算软件来完成，必须人工的反复计算和测量，才能做出科学的判断。这就要求相关的技术工作人员，要树立积极工作、认真负责的工作态度，不断的提高自我的专业水平，在一定的技术的支持下，尽可能的对每一个环节的数据都做到详细的记录和分析，不忽视每一个环节，精准的记录，为以后的设计或者突发事故的处理做数据的可靠参考。
图1 KXB1原设计方案.png)
1.2重视概念设计优化技术的分析
同一种建筑结构的可以布置多种方案，由于分析方法不是唯一性，对结构布置方案已确定的，在考虑相同荷载作用情况下可以选择不同的分析方法；另外建筑物的设计选用的设计参数指标、取用的建筑材料、荷载标准值的取法也是不唯一的。以上部分的处理，无法直接依靠设计的软件也就是计算机给出答案。这些部分的处理，需要依靠设计人员确定。经验越丰富的设计人员，在处理时的方案也就越灵活，做出的选择也比较合理，这个就是我们所说的优化过程。
1.3前期参与
结构设计优化需要注重前期参与，而现存的问题普遍是很多设计师并没有考虑到前期参与进来，从而很容易造成结构设计缺乏可行性与实践应用性，影响设计效果，倘若再加上个别因素的干扰，给结构施工带来的难题是很多的。因此，设计师的前期参与，可以增强结构设计的可行性，降低结构设计难度。以获取一下合理的设计方案，从而确保建筑工程的良好开端。
2、某工程空心楼板优化设计
2.1原方案
原设计方案板厚300mm，拟用空心管直径200mm。相邻空心管之间设一道肋，梁宽度60mm。肋梁区域受力钢筋上、下铁都为2Ф14（Ⅲ级钢），空心管区域受力钢筋上、下铁都为1Ф14（Ⅲ级钢）。板的分布钢筋上、下铁都为Ф8@300，在空心管上、下部与受力钢筋之间还分别配置Ф8@300的架立钢筋与限位钢筋。
2.2优化方案
优化方案采用清华大学专利技术“异型截面轻质材料填充预应力现浇板”（ZL02293406.5），空心板填充所用LPM轻质管是“一种带硬质加强层的轻质发泡材料填充件”（ZL200420077923.9）。LPM轻质管主体材料为聚苯泡沫，密度不低于15kg/立方米。
空心板厚仍300mm，所用轻质管尺寸为296x200mm；通过组合格栅将三根轻质管组合成一个单元，轻质管之间距离为56mm。板的分布钢筋上、下铁都为Ф10@200。因为轻质管的上、下表面都是一个平面，所以在轻质管与受力钢筋之间安装垫块即可满足规程的相关要求。
新方案的特点除了提高板的空心率降低结构自重外，用垫块代替架立与限位钢筋，大大减少了钢筋的用量。.png)
优化方案后，给施工也带来很大的方便，具体表现在以下几点：
2.2.1方便布置管线
本工程空心板中一些部位管线较多，有些管线无法保证一定能布置在实心肋中，有些管线不能走死弯。因此在空心管布置区域不可避免要布置一些管线。对于GRC类空心管，一般的作法是用小直径管代替，或者局部浇成实心区，这将导致结构空心率的下降。而采用轻质管可以在管上开槽让管线穿过，基本不降低结构空心率。
2.2.2方便堆放与现场运输
本工程施工作业面大，但是施工周转场地小，且工地位于自由大路，运送空心管的车只能半夜以后进场，不能随叫随到。为了不耽误施工进度，要求空心管提前进场，因场地限制，空心管不可能在运输通道上集中堆放，只能见缝插针找地方分散堆放，场内二次甚至三次运输不可避免。使用轻质管，不但运输工作强度大大降低，而且材料破损也大为减少。在垂直运输方面，塔吊运送轻质管的效率至少是运送GRC管的3倍，对于加快施工速度十分有益。
2.2.3减少现场作业工作量
根据以前的工程经验，绑扎空心板中的肋梁要消耗大量的时间与人工（一般占每层工期的1/5），将肋梁数量减少63%可以大大加快施工进度。
2.2.4方便施工
为了保证混凝土浇筑质量，根据规程中第7.3.10条规定“在浇筑混凝土前，对有吸水性的内模应浇水湿润。”GRC类管吸水率较大，需要在管上多浇水，而LPM轻质管吸水率几乎为零（一般为0.3%），不需专门浇水湿润。
3、经济性对比
对于业主而言，他们关注的除了结构的安全性和建筑物使用的舒适性外，最关心的莫过于结构的造价。一个方案若要导致造价增加，而建筑物的使用性能没有明显提高，业主一般都不会同意。
在本工程中，改变填充物截面形式和材料种类后，虽然填充物造价增加了，但是由于减少了混凝土和钢筋的用量，每平方米空心板的综合造价降低了（见表1），业主也从中受益。表1中取1平方米的空心板，进行两种方案的经济性对比。
表1 KXB1两种方案造价对比
表中各项材料价为包含所有取费及施工费的综合价。其中各项在材料价的基础上加30%的取费作为综合价。普通钢筋为材料价4000元/吨（即4.0元/kg，4.5x1.3=5.2），C40混凝土材料价为400元/m 3（400x1.3=520）。直径200mm的空心管按15元/m计价，300x200mm轻质管综合价为36元/m。优化方案比原方案每平方米综合造价要降低34.57元。
4、结束语
建筑物不但是实用而且还要坚固美观，建筑结构设计优化是一个十分复杂且具有比较强的综合性的系统性问题，应用新的设计技术，能更好地实现建筑结构设计的目标，促进建筑结构向着经济化、科学化、多样化等方向发展。
参考文献：
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[2]隋国龙.优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2011，15（03）：32-34.
[3]孙晓玲.浅议建筑结构设计优化技术及其应用[J].中华民居，2011（6）：67~68.
论文作者:陈友国
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/17
标签：结构设计论文; 钢筋论文; 轻质论文; 方案论文; 材料论文; 结构论文; 管线论文; 《基层建设》2016年12期论文;