结构设计优化技术在变电站内房屋结构设计中的应用

蔡蕾

[摘 要]在变电站内房屋结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。利用结构设计优化的技术方法可以满足建筑产品的品质要求不断提高的目的，实现了人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高的需求，同时，这也实现了建筑商不断寻求新的手段来满足顾客的需求，达到降低变电站内房屋工程造价成本的目标。

[关键词]变电站房屋结构；设计优化；应用

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0357-01

1 结构设计优化概述

1.1 意义

相较传统结构设计而言，结构设计优化能够大幅降低房屋建筑的工程造价，降低幅度甚至高达25%；结构设计优化能够充分发挥材料的性能，使房屋结构各组成单元实现有机协调；结构设计优化能够为建筑整体性方案设计提供科学的决策。总而言之，结构设计优化的有效应用，能使房屋结构设计更加适用，更加安全，更加经济，更加美观，更加便于施工。

1.2 原则

结构设计优化的意义在于充分发挥材料性能，实现各构件以及各设计专业的最佳配合。它不仅具备了传统设计方案所要求的安全性，也充分体现了如今社会所提出的价值学及审美学特点。结构设计优化是一个不断提高结构设计水平的过程。结构设计优化过程中，不应该降低对结构安全度及抗震性能的要求，而是使房屋建筑物在整体上更为协调，不仅实现成本方面的降低，还要实现安全方面的提高。

1.3 要点

1.3.1 遵循结构设计规范

结构设计优化给设计人员提出了较高的要求，既要求他们经验丰富，又要求他们熟悉并遵循相关的结构设计规范。规范由于面向大众工程，因而，在某些规定上会较为保守。另外，对于某些复杂结构设计而言，有些规定并不安全。因此，在具体操作过程中，设计人员要予以判断、把握和优化，从而促进结构设计质量的进一步提高。

1.3.2 加强各专业之间的协作

结构设计优化是一个复杂而系统的工作，需要多专业密切协作。在房屋建筑建设过程中，建筑设计和结构设计是两个最为关键的环节，二者有机结合，一方面能够提高外观效果，另一方面能够降低工程造价。在某些建筑设计中，设计人员为了突出方案的新奇效果，至建筑基本力学规律于不顾，给后续的结构设计造成了诸多困难。所以，只有加强各专业之间的协作，才能实现结构设计的合理化。

2 结构设计优化方法在变电站房屋结构设计中的实际应用

2.1 前期设计环节

变电站房屋结构的前期设计环节是影响变电站房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在变电站房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对变电站房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将建筑结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。

2.2 抗震概念设计

在变电站房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将建筑结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将变电站房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计時，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。

2.3 变电站房屋基础地基优化设计

变电站房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着变电站建筑行业的飞速发展，变电站房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于变电站房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。

2.4 选择节能指标较高的结构设计类型

将建筑结构设计方案应用于变电站房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上，提升房屋建成后的整体效益。因此，需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式，分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高，且并不需要较多材料的选用，第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置，而第三种结构综合适应能力较强，抗震效果好，且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点，在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发，将造价与后期效益均纳入考虑的范畴，据实际情况选择最佳设计方案。

结束语

总之，将建筑结构优化方法应用于变电站房屋结构设计中，主要是为了达到降低工程总造价、提高建筑结构的经济性的目的。在变电站房屋结构设计中，选择最为合理、科学的建筑材料，在前期设计、概念设计、下部地基基础设计中应用最优设计方法，不仅能够使建筑物实现审美价值与功能性的统一，同时能够从整体上节省变电站房屋工程建造成本，实现良好的经济、社会效益，较好地迎合了当前科学发展观、可持续发展理念的要求。

参考文献

[1] 曲浩.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2013（04）.

[2] 孙有果.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用探讨[J].科技致富导向，2011（08）endprint