对建筑结构优化设计的探讨

王灵芝 段华林

摘要：伴随着现代经济的飞速发展，人们的生活水平也日益提高，建筑结构设计在房屋设计中处于很关键的地位，所以对建筑结构设计进行优化也是当今建筑企业顺应我国政策，实现可持续发展的一种有效方式。建筑结构优化的成本在建筑项目成本支出中占有的比重很大。本文将从建筑结构设计优化的成本切入，总结出建筑结构设计成本优化的措施。

关键词：建筑结构；结构优化；优化设计；探讨

中图分类号：TU3文献标识码： A

引言

对于当前现代化的建筑结构设计优化来讲，应当采取全新的理念和政策思想，对传统的方式进行改进，而合理并且科学化的设计防范不仅可以使得设计的技术标准更加严格，同时还可以全面的降低建筑的经济性损失，降低造价，并且为后续管理工作的增强奠定坚实的基础。但是整个建筑结构设计优化是一个相当复杂并且对专业性要求较高的工作，应当加强系统性的问题分析研究，并且加强构建思想和构建方案的分析，旨在增强技术方案的选择，并且对内部局部设计进行改良，以促进整体设计水准的不断改进。在实践的工作当中，应当重点的分析建筑结构设计优化理论，同时加强对现实意义的研究，建立起相应的模型，进而使得优化的步骤和思想得以实现。

一、建筑结构设计优化理论分析

当对具体的研究项目问题进行分析之时，不仅应当针对设计的可靠性和安全性进行研究，同时还需要对基本的建筑使用功能进行考虑，尽可能的实现建筑设计的美观性和结构性，进而促进整个项目的优化。所以，在实践的工作之中不仅需要运用相关数学方式和数学理念，加强原则的分析，同时还应当对各种不同的设计方案进行综合性的比较，最终得出最佳的、最优秀的设计方式，进而满足预期的设计目标。

根据上述的分析，也可以从中发现建筑结构设计优化的基本理念和思想，而房屋的结构设计是相关优化方案在实践当中的最佳体现，主要的设计范围包含有房屋的熊结构、维护结构、房屋建筑的细节部位设计方案以及整个框架系统等，在实践之中还需要充分的考虑到整个建筑的造型、布局方案、选型原则以及受力等方面的情况，结合造价的基本原则，结合施工当地的环境以及资源状况，给予最佳的设计原则，并且在确保了房屋建筑功能性的基础之上力求促进经济效益的优化，实现方案的改良。为了全面的适应当前时代的建设和发展，针对建筑的基本结构类型和选型还应当进行必要的革新与改良，对于设计技术人员来讲，应当在确保了建筑结构具有安全性的基础之上，考虑新的结构形式，而对于设计工作来讲，应当尽可能的依照设计的基本原则以及刚度中心的差异等等，结合整个建筑规则和对称性的要求，使得设计的意图和中心思想得到充分的展现。最后，还需要针对整个建筑的荷载力情况进行分析，避免建筑在承受外部巨大压力的情况之下产生扭转效应。在充分的满足了建筑的功能性条件和要求的基础之上，力求促进建筑的竖向设计更加标准、更加科学，使得承重件可以上下贯通。而在结构性的设计方案当中，为了尽可能的减少分析方面的难度和结构方面的差异性，还应当考虑懂啊经济性方面的指标，避免使用转换层的设计结构，对竖向的刚度进行严格的要求，避免整个建筑出现应力过度集中的现象。

二、常用的建筑结构设计优化技术

现代的建筑工程中，建筑结构设计优化技术的方法很多，不同的设计方案对实际的建筑达到的效果也不同，不同的优化设计对建筑工程本身的技术要求也各异。

(一)概念设计。概念设计主要在房屋建筑抗震方面起到房屋的抗震能力。房屋的抗震性能对于建筑是至关重要的，建筑只有有了好的抗震性能，才能在地震到来时对人员和财产的损失降到最小化，由于不同地区和不同的地理环境等对建筑的抗震要求是不同的，所以对房屋建筑的抗震优化设计要求就更高了，在计算数据和统计上也是较为复杂的。在房屋建筑中“综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素，选择抗震性和经济性最强的方案”就是概念设计要完成的任务。其中概念设计的主要设计原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

(二)概念设计技术。概念设计技术是遵从一般规律和实践经验，从房屋的多种设计方案中选择出最优化的方案。房屋结构技术在房屋结构布置、荷载量的精确确定、房屋结构的细节化处理、具体参数选择等部分的设计上进行综合考虑，最后选出最优化的方案。

三、房屋建筑结构设计成本优化措施

(一)材料优化设计。建筑结构在材料方面的优化就是使建筑材料最充分的利用，对材料的选择很关键，选择合适的材料既能够满足使用的功能，又能提高房屋建筑质量，当然还能最大化地降低成本，节省更多资源。所以要求在材料采购选择时一定要对所需的材料性质、各项质量指标熟悉了解，购买时本着经济实用的原则。材料也要方便施工，保证施工安全易操作。钢筋是建筑时最重要的材料之一，在选择时大部分的设计人员都会强化着眼于钢筋的配置计算上，很容易忽视钢筋的种类。现在市场中钢筋的种类很多，所以好的优化设计方案应该是在满足设计承载力要求的前提下，选择适合的钢筋种类和数量，这样就能很大程度上降低资金投入。

(二)优化设计方案。不同的房屋设计方案对建筑成本的影响很大，所以一定要在众多的设计方案中选出最优方案。房屋的基本类型确定、建筑楼层的层数与楼层高度的确定，房间进深和开间大小的设计等都是影响设计方案的资金投入等。一个最优的设计方案和一般的设计方案在同样完成房屋性能的情况下，成本能相差10%～20%。在设计方案中各部分比例、结构等占工程总成本的比例不相同，结构方案优化时对工程成本的影响就不一样，所以在方案优化设计时应该对不同的重点要有所侧重，不应该放同样的关注度。

(三)选择最适宜的基础形式。根据相关统计，建筑基础形式在房屋建筑的投资成本中占到30%左右，所以建筑基础形式是影响工程成本的主要因素。一种合理、优化的建筑工程基础形式，对建筑工期和建筑工序等都会有利。现在我国的房屋建筑主要是指高层或者超高层的楼宇建筑，所以对于地基的选择也就显得至关重要，基础机构的造价与地质条件有着非常紧密的关系。因此一定要选择好最优化的基础形式。

(四)选择合理的构件截面。构建截面和其他的相关建筑材料是有一定关系的，对于同一结构的构建，如果截面的尺寸缩小，配筋率会相应的增大，钢筋的用量也就增多;相反，如果构件截面尺寸增大时，构件的配筋就减少了，但是混凝土的用量就要增多。这里特地提出楼层的梁高问题，梁高的问题也即影响到层高问题，因为梁高是一个非常重要的影响因素，梁高与使用功能是一对相互矛盾体，所以一定要合理安排，才能达到最优。

(五)合理选择结构形式。不同的建筑结构形式有不同的优势所在，应该在不同的结构方案及楼宇受力体系等以及经济性能上综合考虑，在不同的地区，结合实际才能建设出成本低、性能好、质量优、安全度高的房屋。根据一般的经验，对于7层以下的建筑物，混凝土的用量较少;7层～12层的建筑最好使用框架结构，在恰当的墙体处设置好抗震剪力墙，能够达到节省材料完成同样功效的作用，当然抗震能力也能够达到;对于12层～20层以下的建筑物，也易用框架结构，但是应该在适当的位置设置刚性筒体，这样能达到房屋性能，同时完成材料最优化使用。

(六)合理控制配筋率。配筋率是建筑中一项基本且重要的指标，现在的建筑一般都是高层或超高层，所以钢筋利用的量很大，同时钢筋市场中钢筋的价格也在不断的提高，所以钢材的成本越来越大，因此合理的钢筋用量和配置就会产生很明显的效果。合理的配筋率是在保证房屋结构安全、耐久性和房屋适应性的前提下的，在配比中一定要考虑到房屋结构规范的各项限值，合理的配置钢筋的各种规格和它要完成的作用，有效控制钢筋用量，从而降低工程成本。

(七)成本设计管理。以前我国对经济和物价都有严格的限制，在建筑行业中，建设资金基本是由国家拨款完成的，那时也能基本保证物价的稳定，所以当时是采用静态的计算方法来计算建筑成本的，静态的计算涉及不到资金的时间变动价值改变。但是现在与以前完全不同，随着我国的经济体制不断深入，建筑工程成本每年都在发生着很大的变化，时间改变着资金的价值，所以动态的因素就是考虑的关键，好的建筑企业一定要有一套完整的动态管理系统来完成成本的控制

结束语

综上所述，对于现代化的建筑设计来讲，不仅需要确保其基本的使用价值和功能性，同时针对外观的设计还应当具有一定的美观性，以进一步的增强整个建筑结构和设计方案的价值。另外，便于施工操作、安全、可靠、实用以及经济，是当前城市建设对于建筑项目的基本要求，在实践的项目当中还应当全面的对整个项目的水准进行优化，以求对空间和相关资源的合理利用，尽可能的增强建筑的可靠性和安全性，增强结构的合理性。

参考文献

［1］辛海虹．结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用［J］．价值工程．2010(27)．

［2］刘成义．论建筑业在工业经济发展中的应用［J］．现代商业．2008(09)．