建筑结构设计中的优化策略

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； 建筑结构； 房屋结构； 成本优化； 设计规划

一、建筑结构优化设计综述

建筑工程包含的方面很多，所以建筑结构在设计过程中优化所涉及的内容也很丰富。从大的方面可以简单分为两大内容，即房屋总体结构优化和分部结构优化。细化可以进一步分为： 房屋内部基本结构优化； 房屋的维护方面、细节和总体结构的优化设计； 屋顶结构优化设计； 房屋造价优化控制设计等。建筑结构设计优化的目的是能够对有限的空间和固定的资源进行合理分配，将建筑材料和设备达到最大使用率，还能使所要建成的房屋安全、舒适、美观。经过优化设计的房屋比一般房屋在造价方面能够节省很多，从长远利益上看，建筑优化设计的理念对建筑工程是一种可持续发展的理论观念，对资源实现充分利用起到了关键作用。

二、常用的房屋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） 合理選择结构形式

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。

四、结语

综上所述，房屋建筑中结构设计的优化不是一个简单的、独立的设计方案，它需要综合考虑各方面影响因素。在实际的房屋建筑中，还要根据实际要求进行合理调整，要求设计人员一定要做到实际考察，了解建筑环境和建筑要求，最终确立最合理、最科学的设计方案，从而达到对房屋的具体要求，也达到降低成本的要求。

参考文献：

[1] 张学森. 浅谈结构设计优化设计技术的应用[J]. 城市建设理论研究（ 电子版） ，2013

[2] 冯远宾. 浅谈结构设计优化在房屋结构设计中的应用[J].房地产导刊，2013