簡析建筑結構設計中的優化設計

吳正陽 張黎明

摘要：房屋建筑中結構設計的優化不是一個簡單的、獨立的設計方案，它需要綜合考慮各方面影響因素。在實際的房屋建筑中，還要根據實際要求進行合理調整，要求設計人員一定要做到實際考察，了解建筑環境和建筑要求，最終確立最合理、最科學的設計方案，從而達到對房屋的具體要求，也達到降低成本的要求。

關鍵詞：建筑結構； 房屋結構； 成本優化； 設計規劃

一、建筑結構優化設計綜述

建筑工程包含的方面很多，所以建筑結構在設計過程中優化所涉及的內容也很豐富。從大的方面可以簡單分為兩大內容，即房屋總體結構優化和分部結構優化。細化可以進一步分為： 房屋內部基本結構優化； 房屋的維護方面、細節和總體結構的優化設計； 屋頂結構優化設計； 房屋造價優化控制設計等。建筑結構設計優化的目的是能夠對有限的空間和固定的資源進行合理分配，將建筑材料和設備達到最大使用率，還能使所要建成的房屋安全、舒適、美觀。經過優化設計的房屋比一般房屋在造價方面能夠節省很多，從長遠利益上看，建筑優化設計的理念對建筑工程是一種可持續發展的理論觀念，對資源實現充分利用起到了關鍵作用。

二、常用的房屋建筑結構設計優化技術

現代的建筑工程中，建筑結構設計優化技術的方法很多，不同的設計方案對實際的建筑達到的效果也不同，不同的優化設計對建筑工程本身的技術要求也各異。

（一） 概念設計

概念設計主要在房屋建筑抗震方面起到房屋的抗震能力。房屋的抗震性能對于建筑是至關重要的，建筑只有有了好的抗震性能，才能在地震到來時對人員和財產的損失降到最小化，由于不同地區和不同的地理環境等對建筑的抗震要求是不同的，所以對房屋建筑的抗震優化設計要求就更高了，在計算數據和統計上也是較為復雜的。在房屋建筑中“綜合考慮決定抗震性能的各種因素和造價因素，選擇抗震性和經濟性最強的方案”就是概念設計要完成的任務。其中概念設計的主要設計原則是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。

（二） 概念設計技術

概念設計技術是遵從一般規律和實踐經驗，從房屋的多種設計方案中選擇出最優化的方案。房屋結構技術在房屋結構布置、荷載量的精確確定、房屋結構的細節化處理、具體參數選擇等部分的設計上進行綜合考慮，最后選出最優化的方案。

三、房屋建筑結構設計成本優化措施

（一） 材料優化設計

建筑結構在材料方面的優化就是使建筑材料最充分的利用，對材料的選擇很關鍵，選擇合適的材料既能夠滿足使用的功能，又能提高房屋建筑質量，當然還能最大化地降低成本，節省更多資源。所以要求在材料采購選擇時一定要對所需的材料性質、各項質量指標熟悉了解，購買時本著經濟實用的原則。材料也要方便施工，保證施工安全易操作。鋼筋是建筑時最重要的材料之一，在選擇時大部分的設計人員都會強化著眼于鋼筋的配置計算上，很容易忽視鋼筋的種類。現在市場中鋼筋的種類很多，所以好的優化設計方案應該是在滿足設計承載力要求的前提下，選擇適合的鋼筋種類和數量，這樣就能很大程度上降低資金投入。

（二） 優化設計方案

不同的房屋設計方案對建筑成本的影響很大，所以一定要在眾多的設計方案中選出最優方案。房屋的基本類型確定、建筑樓層的層數與樓層高度的確定，房間進深和開間大小的設計等都是影響設計方案的資金投入等。一個最優的設計方案和一般的設計方案在同樣完成房屋性能的情況下，成本能相差10% ～ 20%。在設計方案中各部分比例、結構等占工程總成本的比例不相同，結構方案優化時對工程成本的影響就不一樣，所以在方案優化設計時應該對不同的重點要有所側重，不應該放同樣的關注度。

（三） 選擇最適宜的基礎形式

根據相關統計，建筑基礎形式在房屋建筑的投資成本中占到30%左右，所以建筑基礎形式是影響工程成本的主要因素。一種合理、優化的建筑工程基礎形式，對建筑工期和建筑工序等都會有利。現在我國的房屋建筑主要是指高層或者超高層的樓宇建筑，所以對于地基的選擇也就顯得至關重要，基礎機構的造價與地質條件有著非常緊密的關系。因此一定要選擇好最優化的基礎形式。

（四） 選擇合理的構件截面

構建截面和其他的相關建筑材料是有一定關系的，對于同一結構的構建，如果截面的尺寸縮小，配筋率會相應的增大，鋼筋的用量也就增多； 相反，如果構件截面尺寸增大時，構件的配筋就減少了，但是混凝土的用量就要增多。這里特地提出樓層的梁高問題，梁高的問題也即影響到層高問題，因為梁高是一個非常重要的影響因素，梁高與使用功能是一對相互矛盾體，所以一定要合理安排，才能達到最優。

（五） 合理選擇結構形式

不同的建筑結構形式有不同的優勢所在，應該在不同的結構方案及樓宇受力體系等以及經濟性能上綜合考慮，在不同的地區，結合實際才能建設出成本低、性能好、質量優、安全度高的房屋。根據一般的經驗，對于7 層以下的建筑物，混凝土的用量較少； 7 層～ 12 層的建筑最好使用框架結構，在恰當的墻體處設置好抗震剪力墻，能夠達到節省材料完成同樣功效的作用，當然抗震能力也能夠達到； 對于12 層～ 20 層以下的建筑物，也易用框架結構，但是應該在適當的位置設置剛性筒體，這樣能達到房屋性能，同時完成材料最優化使用。

（六） 合理控制配筋率

配筋率是建筑中一項基本且重要的指標，現在的建筑一般都是高層或超高層，所以鋼筋利用的量很大，同時鋼筋市場中鋼筋的價格也在不斷的提高，所以鋼材的成本越來越大，因此合理的鋼筋用量和配置就會產生很明顯的效果。合理的配筋率是在保證房屋結構安全、耐久性和房屋適應性的前提下的，在配比中一定要考慮到房屋結構規范的各項限值，合理的配置鋼筋的各種規格和它要完成的作用，有效控制鋼筋用量，從而降低工程成本。

（七） 成本設計管理

以前我國對經濟和物價都有嚴格的限制，在建筑行業中，建設資金基本是由國家撥款完成的，那時也能基本保證物價的穩定，所以當時是采用靜態的計算方法來計算建筑成本的，靜態的計算涉及不到資金的時間變動價值改變。但是現在與以前完全不同，隨著我國的經濟體制不斷深入，建筑工程成本每年都在發生著很大的變化，時間改變著資金的價值，所以動態的因素就是考慮的關鍵，好的建筑企業一定要有一套完整的動態管理系統來完成成本的控制。

四、結語

伴隨著現代經濟的飛速發展，人們的生活水平也日益提高，建筑結構設計在房屋設計中處于很關鍵的地位，所以對建筑結構設計進行優化也是當今建筑企業順應我國政策，實現可持續發展的一種有效方式。建筑結構優化的成本在建筑項目成本支出中占有的比重很大。綜上所述，本文從建筑結構設計優化的成本切入，總結出建筑結構設計成本優化的措施。

【參考文獻】

1. 張學森. 淺談結構設計優化設計技術的應用[J]. 城市建設理論研究（電子版） ， 2013

2. 馮遠賓. 淺談結構設計優化在房屋結構設計中的應用[J].房地產導刊， 2013

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