簡析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)

吳正陽 張黎明

摘要：房屋建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化不是一個(gè)簡單的、獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案，它需要綜合考慮各方面影響因素。在實(shí)際的房屋建筑中，還要根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行合理調(diào)整，要求設(shè)計(jì)人員一定要做到實(shí)際考察，了解建筑環(huán)境和建筑要求，最終確立最合理、最科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到對房屋的具體要求，也達(dá)到降低成本的要求。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)； 房屋結(jié)構(gòu)； 成本優(yōu)化； 設(shè)計(jì)規(guī)劃

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)綜述

建筑工程包含的方面很多，所以建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中優(yōu)化所涉及的內(nèi)容也很豐富。從大的方面可以簡單分為兩大內(nèi)容，即房屋總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。細(xì)化可以進(jìn)一步分為： 房屋內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化； 房屋的維護(hù)方面、細(xì)節(jié)和總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)； 屋頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)； 房屋造價(jià)優(yōu)化控制設(shè)計(jì)等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的是能夠?qū)τ邢薜目臻g和固定的資源進(jìn)行合理分配，將建筑材料和設(shè)備達(dá)到最大使用率，還能使所要建成的房屋安全、舒適、美觀。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的房屋比一般房屋在造價(jià)方面能夠節(jié)省很多，從長遠(yuǎn)利益上看，建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念對建筑工程是一種可持續(xù)發(fā)展的理論觀念，對資源實(shí)現(xiàn)充分利用起到了關(guān)鍵作用。

二、常用的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

現(xiàn)代的建筑工程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的方法很多，不同的設(shè)計(jì)方案對實(shí)際的建筑達(dá)到的效果也不同，不同的優(yōu)化設(shè)計(jì)對建筑工程本身的技術(shù)要求也各異。

（一） 概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)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(guān)重要的，建筑只有有了好的抗震性能，才能在地震到來時(shí)對人員和財(cái)產(chǎn)的損失降到最小化，由于不同地區(qū)和不同的地理環(huán)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(yōu)化設(shè)計(jì)要求就更高了，在計(jì)算數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)上也是較為復(fù)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(jià)因素，選擇抗震性和經(jīng)濟(jì)性最強(qiáng)的方案”就是概念設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)。其中概念設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)原則是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。

（二） 概念設(shè)計(jì)技術(shù)

概念設(shè)計(jì)技術(shù)是遵從一般規(guī)律和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從房屋的多種設(shè)計(jì)方案中選擇出最優(yōu)化的方案。房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)布置、荷載量的精確確定、房屋結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)化處理、具體參數(shù)選擇等部分的設(shè)計(jì)上進(jìn)行綜合考慮，最后選出最優(yōu)化的方案。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本優(yōu)化措施

（一） 材料優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)在材料方面的優(yōu)化就是使建筑材料最充分的利用，對材料的選擇很關(guān)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(zhì)量，當(dāng)然還能最大化地降低成本，節(jié)省更多資源。所以要求在材料采購選擇時(shí)一定要對所需的材料性質(zhì)、各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)熟悉了解，購買時(shí)本著經(jīng)濟(jì)實(shí)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(shí)最重要的材料之一，在選擇時(shí)大部分的設(shè)計(jì)人員都會(huì)強(qiáng)化著眼于鋼筋的配置計(jì)算上，很容易忽視鋼筋的種類。現(xiàn)在市場中鋼筋的種類很多，所以好的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案應(yīng)該是在滿足設(shè)計(jì)承載力要求的前提下，選擇適合的鋼筋種類和數(shù)量，這樣就能很大程度上降低資金投入。

（二） 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

不同的房屋設(shè)計(jì)方案對建筑成本的影響很大，所以一定要在眾多的設(shè)計(jì)方案中選出最優(yōu)方案。房屋的基本類型確定、建筑樓層的層數(shù)與樓層高度的確定，房間進(jìn)深和開間大小的設(shè)計(jì)等都是影響設(shè)計(jì)方案的資金投入等。一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案和一般的設(shè)計(jì)方案在同樣完成房屋性能的情況下，成本能相差10% ～ 20%。在設(shè)計(jì)方案中各部分比例、結(jié)構(gòu)等占工程總成本的比例不相同，結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化時(shí)對工程成本的影響就不一樣，所以在方案優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對不同的重點(diǎn)要有所側(cè)重，不應(yīng)該放同樣的關(guān)注度。

（三） 選擇最適宜的基礎(chǔ)形式

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，建筑基礎(chǔ)形式在房屋建筑的投資成本中占到30%左右，所以建筑基礎(chǔ)形式是影響工程成本的主要因素。一種合理、優(yōu)化的建筑工程基礎(chǔ)形式，對建筑工期和建筑工序等都會(huì)有利?，F(xiàn)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(guān)重要，基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的造價(jià)與地質(zhì)條件有著非常緊密的關(guān)系。因此一定要選擇好最優(yōu)化的基礎(chǔ)形式。

（四） 選擇合理的構(gòu)件截面

構(gòu)建截面和其他的相關(guān)建筑材料是有一定關(guān)系的，對于同一結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，如果截面的尺寸縮小，配筋率會(huì)相應(yīng)的增大，鋼筋的用量也就增多； 相反，如果構(gòu)件截面尺寸增大時(shí)，構(gòu)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?yàn)榱焊呤且粋€(gè)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(dá)到最優(yōu)。

（五） 合理選擇結(jié)構(gòu)形式

不同的建筑結(jié)構(gòu)形式有不同的優(yōu)勢所在，應(yīng)該在不同的結(jié)構(gòu)方案及樓宇受力體系等以及經(jīng)濟(jì)性能上綜合考慮，在不同的地區(qū)，結(jié)合實(shí)際才能建設(shè)出成本低、性能好、質(zhì)量優(yōu)、安全度高的房屋。根據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn)，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(jié)構(gòu)，在恰當(dāng)?shù)膲w處設(shè)置好抗震剪力墻，能夠達(dá)到節(jié)省材料完成同樣功效的作用，當(dāng)然抗震能力也能夠達(dá)到； 對于12 層～ 20 層以下的建筑物，也易用框架結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)該在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置剛性筒體，這樣能達(dá)到房屋性能，同時(shí)完成材料最優(yōu)化使用。

（六） 合理控制配筋率

配筋率是建筑中一項(xiàng)基本且重要的指標(biāo)，現(xiàn)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(shí)鋼筋市場中鋼筋的價(jià)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(huì)產(chǎn)生很明顯的效果。合理的配筋率是在保證房屋結(jié)構(gòu)安全、耐久性和房屋適應(yīng)性的前提下的，在配比中一定要考慮到房屋結(jié)構(gòu)規(guī)范的各項(xiàng)限值，合理的配置鋼筋的各種規(guī)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(shè)計(jì)管理

以前我國對經(jīng)濟(jì)和物價(jià)都有嚴(yán)格的限制，在建筑行業(yè)中，建設(shè)資金基本是由國家撥款完成的，那時(shí)也能基本保證物價(jià)的穩(wěn)定，所以當(dāng)時(shí)是采用靜態(tài)的計(jì)算方法來計(jì)算建筑成本的，靜態(tài)的計(jì)算涉及不到資金的時(shí)間變動(dòng)價(jià)值改變。但是現(xiàn)在與以前完全不同，隨著我國的經(jīng)濟(jì)體制不斷深入，建筑工程成本每年都在發(fā)生著很大的變化，時(shí)間改變著資金的價(jià)值，所以動(dòng)態(tài)的因素就是考慮的關(guān)鍵，好的建筑企業(yè)一定要有一套完整的動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)來完成成本的控制。

四、結(jié)語

伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平也日益提高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在房屋設(shè)計(jì)中處于很關(guān)鍵的地位，所以對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化也是當(dāng)今建筑企業(yè)順應(yīng)我國政策，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種有效方式。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的成本在建筑項(xiàng)目成本支出中占有的比重很大。綜上所述，本文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的成本切入，總結(jié)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本優(yōu)化的措施。

【參考文獻(xiàn)】

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3. 李曉明. 淺議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版） ， 2012