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

吳正陽 張黎明

摘要：房屋建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化不是一個簡單的、獨立的設(shè)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(jù)實際要求進行合理調(diào)整，要求設(shè)計人員一定要做到實際考察，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(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)； 房屋結(jié)構(gòu)； 成本優(yōu)化； 設(shè)計規(guī)劃

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計綜述

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。細化可以進一步分為： 房屋內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化； 房屋的維護方面、細節(jié)和總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計； 屋頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計； 房屋造價優(yōu)化控制設(shè)計等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的目的是能夠?qū)τ邢薜目臻g和固定的資源進行合理分配，將建筑材料和設(shè)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(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的房屋比一般房屋在造價方面能夠節(jié)省很多，從長遠利益上看，建筑優(yōu)化設(shè)計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)計優(yōu)化技術(shù)

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

（一） 概念設(shè)計

概念設(shè)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(guān)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(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)計要求就更高了，在計算數(shù)據(jù)和統(tǒng)計上也是較為復(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因素，選擇抗震性和經(jīng)濟性最強的方案”就是概念設(shè)計要完成的任務(wù)。其中概念設(shè)計的主要設(shè)計原則是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。

（二） 概念設(shè)計技術(shù)

概念設(shè)計技術(shù)是遵從一般規(guī)律和實踐經(jīng)驗，從房屋的多種設(shè)計方案中選擇出最優(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)的細節(jié)化處理、具體參數(shù)選擇等部分的設(shè)計上進行綜合考慮，最后選出最優(yōu)化的方案。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成本優(yōu)化措施

（一） 材料優(yōu)化設(shè)計

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一定要對所需的材料性質(zhì)、各項質(zhì)量指標(biāo)熟悉了解，購買時本著經(jīng)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(shè)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(xiàn)在市場中鋼筋的種類很多，所以好的優(yōu)化設(shè)計方案應(yīng)該是在滿足設(shè)計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)計方案

不同的房屋設(shè)計方案對建筑成本的影響很大，所以一定要在眾多的設(shè)計方案中選出最優(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，房間進深和開間大小的設(shè)計等都是影響設(shè)計方案的資金投入等。一個最優(yōu)的設(shè)計方案和一般的設(shè)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(shè)計方案中各部分比例、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)化時對工程成本的影響就不一樣，所以在方案優(yōu)化設(shè)計時應(yīng)該對不同的重點要有所側(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，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有利。現(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)機構(gòu)的造價與地質(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，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(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)濟性能上綜合考慮，在不同的地區(qū)，結(jié)合實際才能建設(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，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，這樣能達到房屋性能，同時完成材料最優(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(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)計管理

以前我國對經(jīng)濟和物價都有嚴格的限制，在建筑行業(yè)中，建設(shè)資金基本是由國家撥款完成的，那時也能基本保證物價的穩(wěn)定，所以當(dāng)時是采用靜態(tài)的計算方法來計算建筑成本的，靜態(tài)的計算涉及不到資金的時間變動價值改變。但是現(xiàn)在與以前完全不同，隨著我國的經(jīng)濟體制不斷深入，建筑工程成本每年都在發(fā)生著很大的變化，時間改變著資金的價值，所以動態(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)計在房屋設(shè)計中處于很關(guān)鍵的地位，所以對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化也是當(dāng)今建筑企業(yè)順應(yīng)我國政策，實現(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)計優(yōu)化的成本切入，總結(jié)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成本優(yōu)化的措施。

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