建筑結構設計優化要點及應用簡析

鹿道凡

摘要：隨著棚改紅利逐漸消失以及“房住不炒”的相關調控政策持續發力，房子的投資屬性正在褪去，市場也在逐步回歸理性，“日光盤”和“搶房子”的火爆場面已較難再現，房產暴力時代無疑將走向終結。當前融資環境持續緊縮，購房者觀望情緒加重，房產企業融資成本持續提高，銷售和資金壓力持續增大，此時成本控制就顯得尤為重要。對于一般的房地產項目來說，建筑結構成本約占到建安成本的40～60%，在項目體量較大時，不同的設計理念或設計方案可能會造成幾百萬甚至幾千萬的成本差異，因此對建筑結構設計優化及成本控制意義十分重大。本文重點分析建筑結構優化方法、技巧和要點，以及對其在房屋結構設計中的應用提出相關合理化建議，以供建筑結構設計工作者參考。

關鍵詞：建筑結構設計;優化要點;應用

當今房產市場環境十分嚴峻，“高周轉、降成本、提質量”作為房產企業生存和發展的三大法寶，早已成為行業共識。雖然我國設計行業近年來發展迅猛，但也還是存在諸如低價競標、掛靠設計、管理缺失等一些亂象，以及部分設計人員素質不高，成本意識薄弱等問題。加之設計周期不斷壓縮、方案改動過于頻繁、設計人員疲于應付，最終導致了設計方案考慮不足、施工圖紙質量不高，“錯漏碰缺”“肥梁胖柱”時有發生，不僅造成了材料和資金浪費也帶來了一些安全隱患。

一、建筑結構設計優化的原則

（一）確保結構安全可靠。一座建筑的使用壽命少則幾年多則幾十年，是人們工作和生活的重要場所，結構的安全可靠與人們的生命財產安全息息相關，因此應將建筑結構的安全性和可靠性作為結構設計優化追求的第一目標。

（二） 滿足建筑功能需求。美麗的建筑是一種凝固的藝術，是城市的靚麗風景和重要名片，同時建筑的功能也應能滿足城市發展的需要，結構作為建筑藝術的載體，應從最大限度上的滿足建筑外觀和功能需求。

（三） 合理降低工程造價。對于一般的房地產項目來說，建筑結構成本約占到建安成本的40～60%，在項目體量較大時，不同的設計理念或設計方案可能會造成幾百萬甚至幾千萬的成本差異，因此通過結構設計優化來控制項目建造成本從而提高項目利潤受到越來越多房產企業的重視，具有十分重大的意義。

（四） 因地制宜方便施工。結構設計優化應結合項目情況、周邊環境、地質條件、當地材料供應情況、施工水平及施工工藝等諸多元素進行綜合分析考量，不單要從設計本身出發找到和彌補原有設計方案存在的缺陷和不足，同時也要保證當地的施工隊伍能夠很好的將圖紙表達的內容呈現出來。

二、建筑結構設計優化要點

結構設計優化，通俗的講就是要在一定的限制條件內，確保結構安全的前提下，做到物盡其用、節省材料、避免浪費。如何做好設計優化，無外乎從以下幾個方面入手：

（一） 設計條件優化。結構設計優化的第一步應對設計條件進行梳理，其中包括：搜集當地規范標準，了解項目場地情況、當地材料供應情況、施工水平、常用工藝，分析建筑方案的合理性，審核地勘報告的可靠性等。

（二）設計方案優化。即根據設計條件選擇合理的結構形式、結構體系、結構材料來實現設計目標。由于結構方案與建筑方案存在相互制約相互影響。

（三）計算分析優化。計算分析是結構設計優化的根基，其結果對設計方案的選擇具有至關重要的影響，如何確保計算分析的可靠性及合理性，首先應通過概念設計建立合理的計算模型，結合當地項目經驗確定正確的計算參數，再根據模型特點和參數特性選擇適用的計算分析方法進行準確的計算分析，為設計方案的選擇提供有力的支撐。

（四）設計圖紙優化。設計圖紙是項目施工的依據，是優化成果的最終呈現，“強柱弱梁”“強剪弱彎”“強節點弱構件”等優秀的設計理念均應在圖紙中得到很好的落實，同時應努力提高圖紙質量，減少因“錯漏碰缺”導致的設計變更和工程拆改，確保成本控制目標得以實現。

三、建筑結構設計優化要點的應用

（一）關于地勘報告。地勘報告是結構設計的重要依據，一份地勘報告中各種信息及數據繁多，在閱讀地勘報告時要重點審核其中對工程建設成本有較大影響的關鍵信息。

（二） 關于基礎。“九尺之臺起于累土”基礎設計是確保結構安全的重中之重，同時基礎工程在建設成本中也占有較大的比例，因此對基礎的設計優化十分必要。為確保基礎方案的安全合理、經濟適用，可從以下幾個方面著手：1）在總平布置時盡量避讓軟弱土、溶洞、地下洞室等不利地段，以便減少地基處理成本;2）根據項目地質情況進行多方案比選，綜合設計、成本、施工因素確定合理的基礎形式，一般優先級為：天然基礎→地基處理→樁基礎;3）輔以平板載荷試驗、破壞性試樁等手段去挖掘基礎內在潛力;4）盡量減少基礎埋深，以便減少土方、支護、抗浮等方面的成本投入。

（三） 關于地下室。由于地下室成本在項目總成本中占有很大比重，同時由于地下室的設計條件離散性較大，影響地下室成本的因素也比較多（例如：層高、埋深、覆土厚度、荷載條件、地下水位、周邊環境等），不利于制定統一的設計標準，因此一直以來地下室的設計都是優化關注的重點。如何對地下室成本進行有效的控制，可考慮從以下幾個方面出發：1）優化車位布置，控制單車位面積，減少無效面積來控制地下室總面積;2）優化地下室外墻邊線，減少轉折使地下室外墻盡量平直;3）對柱網尺寸和樓蓋形式進行多方案比選，確保方案的合理性和經濟性;4）利用管線綜合和BIM驗證等手段，減少地下室層高;5）利用新技術新工藝減少成本，例如泄水加壓抗浮技術等。

（四） 關于上部結構。 由于上部結構設計受建筑方案制約較大，往往建筑方案一確定結構方案也基本定型，因此結構設計優化要在建筑方案設計階段就開始介入，協助建筑師一起對建筑方案進行優化，從源頭把控整體成本。方案的優化可從以下幾個方面切入：1）控制建筑高度，盡量避免高度超限;2）控制高寬比，降低抗傾覆成本;3）優化平面布置，減少結構扭轉;4）優化豎向布置，減少轉換比例;5）控制梁高和設備管道空間，降低層高需求;6）選擇合理的計算參數（如場地類別、地面粗糙度、周期折減、剛度折減、荷載取值），控制各項指標均在合理范圍內。

四、結束語

總而言之，結構設計優化不是簡單的“抽鋼筋”“縮截面”“卡規范”，而是充分利用扎實的理論知識、豐富的項目設計經驗、先進的設計理念、科學的設計方法，從建設項目實際情況出發，通過多方案比選分析，在可行域內尋找最優方案，努力尋求建筑與結構之間，以及安全、適用、美觀、經濟之間的平衡點，在確保結構安全度和合理性的同時節約資源、減少浪費、控制成本，創造較大的經濟效益，為全面建立資源節約型社會，推動經濟可持續發展保駕護航。

（作者單位：武漢美好錦程置業有限公司）