摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，房屋建筑工程建設(shè)的數(shù)量也在迅速增加，要實(shí)現(xiàn)建筑經(jīng)濟(jì)性和適用性的目標(biāo)就要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而有效的降低工程造價(jià)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法

引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的理念應(yīng)注重實(shí)際為主，根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際情況，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要以計(jì)劃成本為控制為中心，其內(nèi)容就是對(duì)建筑方案、建筑結(jié)構(gòu)含樓蓋結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，通過(guò)對(duì)各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)的科學(xué)的計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

1.1節(jié)省工程造價(jià)

建筑工程造價(jià)中建筑結(jié)構(gòu)的成本大約占到總造價(jià)的50%，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在很大程度上降低工程總造價(jià)，節(jié)約工程造價(jià)成本。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能有效的節(jié)省房屋建筑的投資成本，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1.2提高工程質(zhì)量

目前設(shè)計(jì)單位的水平整體都在不斷提升，但是首先很多工程師成本控制意識(shí)低，忽略對(duì)建筑工程的成本造價(jià)控制，只追求高的安全系數(shù)，從而造成設(shè)計(jì)過(guò)于保守；其次，沒(méi)有相應(yīng)的責(zé)任制，設(shè)計(jì)人員缺乏責(zé)任心，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念不清楚，一味的使用計(jì)算機(jī)而不是大腦來(lái)進(jìn)行計(jì)算，常常導(dǎo)致計(jì)算不合理或者與工程實(shí)際不吻合等等錯(cuò)誤，使之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在安全隱患或者較大的浪費(fèi)；另外，設(shè)計(jì)人員與建設(shè)單位的溝通不到位，沒(méi)有完全理解建設(shè)單位的建造用途及建筑功能，進(jìn)而造成建筑產(chǎn)品不能滿(mǎn)足建設(shè)單位的需要。

據(jù)統(tǒng)計(jì)因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)質(zhì)量差，造成功能布置不合理，相關(guān)專(zhuān)業(yè)工程師沒(méi)有相互溝通，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)在施工過(guò)程中進(jìn)行修改及返工現(xiàn)象，導(dǎo)致施工工期不能控制。同時(shí)因?yàn)楣こ藤|(zhì)量差，工程存在安全隱患等問(wèn)題，造成投資的巨大浪費(fèi)。通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以有效的提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低安全隱患，減少投資浪費(fèi)。

1.3建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的社會(huì)意義

國(guó)家的宏觀調(diào)控力度在不斷的加大，原材料的價(jià)格在不斷的上漲，從而在建設(shè)的前期挖掘潛力，節(jié)約建筑造成成本、科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于節(jié)約建筑的原材料、保護(hù)環(huán)境，符合國(guó)家“低碳、節(jié)能、環(huán)?！钡睦砟?，利國(guó)利民。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)逐步改善房屋建筑的使用性能，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)性，大力降低工程成本造價(jià)。在某個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)等各個(gè)分部階段環(huán)節(jié)，應(yīng)用廣泛，其發(fā)揮的效能也十分明顯。

2.1樹(shù)立精品意識(shí)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程是結(jié)構(gòu)工程師打造設(shè)計(jì)精品的過(guò)程，預(yù)算專(zhuān)業(yè)提前到設(shè)計(jì)方案階段，為結(jié)構(gòu)工程師提供必要的經(jīng)濟(jì)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)工程師與造價(jià)工程師對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量、品質(zhì)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的全程控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。

2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)中正確理解應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀以及便于施工是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。因此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不但要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也同時(shí)要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文的概念、定義、前提條件及適用范圍有較為詳細(xì)的了解，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，能夠把自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案科學(xué)的融入到整個(gè)項(xiàng)目工程中。對(duì)于一些大面廣的工程中，某些條文規(guī)定不可避免的偏于保守，同時(shí)，也有些條文對(duì)一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)工程條文安全性不足。因此，建筑結(jié)構(gòu)工程師在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分利用扎實(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上述問(wèn)題做出科學(xué)與正確的判斷，從而能夠把握設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)成果逐步優(yōu)化，不斷創(chuàng)新。

2.3結(jié)構(gòu)工程師要積極參與工程前期規(guī)劃及方案

建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參與前期工程規(guī)劃及建筑方案，是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容。因?yàn)椋谠趯?shí)際施工中，建筑結(jié)構(gòu)工程建筑師難以把握對(duì)結(jié)構(gòu)體系的受力的正確分析，相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)地參與前期方案設(shè)計(jì)，幫助建筑師構(gòu)思與逐步創(chuàng)新，使得建筑師的建筑理念得以完美的體現(xiàn)。

2.4合理的結(jié)構(gòu)方案

要用整體的概念在待定的建筑設(shè)計(jì)中來(lái)完成結(jié)構(gòu)整體方案的構(gòu)思，處理好構(gòu)件與構(gòu)件，構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，充分利用和發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的最佳受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力、剛度及良好的延性，盡可能使結(jié)構(gòu)受力與傳力簡(jiǎn)單、直接、明確，使之整體結(jié)構(gòu)安全可靠協(xié)調(diào)一致，使建筑的型心與重心重合，避免及減小外力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)平面規(guī)則對(duì)稱(chēng)與豎向剛度的均勻一致，才能達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全經(jīng)濟(jì)。

2.5建筑結(jié)構(gòu)各部門(mén)相互協(xié)調(diào)與合作

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，涉及到的專(zhuān)業(yè)也很廣，各個(gè)專(zhuān)業(yè)必須相互協(xié)調(diào)與配合。依據(jù)建筑學(xué)發(fā)展角度出發(fā)，現(xiàn)代建筑是綜合性產(chǎn)品，包括建筑、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等要素。因此，建筑工程在工程實(shí)施中，應(yīng)該大力加強(qiáng)分工與合作，將各個(gè)構(gòu)成要素進(jìn)行充分有機(jī)結(jié)合，為打造出完美的作品夯實(shí)基礎(chǔ)。在建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，最重要的環(huán)節(jié)是建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只有將這兩個(gè)環(huán)節(jié)充分結(jié)合，建筑工程實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀大方效果才能充分體現(xiàn)，同時(shí)，建造結(jié)構(gòu)受力更趨向合理性，大大降低了成本，簡(jiǎn)化了施工。但在建筑設(shè)計(jì)中，一些許建筑設(shè)計(jì)人員不遵循建筑的基本力學(xué)規(guī)律，過(guò)于注重設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作的新奇性，導(dǎo)致這建筑結(jié)構(gòu)難于處理，因此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須通過(guò)強(qiáng)化各個(gè)專(zhuān)業(yè)的合作與協(xié)調(diào)，才能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)合理，成本降低。

2.6建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)就是利用設(shè)計(jì)概念并以其為主線(xiàn)貫穿全部設(shè)計(jì)過(guò)程的設(shè)計(jì)方法，整個(gè)設(shè)計(jì)中包含著設(shè)計(jì)者的感性和理性思維。

概念設(shè)計(jì)通過(guò)使建筑結(jié)構(gòu)在遭遇到水平地震力作用下不會(huì)破壞，或者將對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞影響降到最低。因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要采取措施減小地震帶來(lái)的影響，減小地震產(chǎn)生影響的重要手段是需要結(jié)構(gòu)剛度均勻和對(duì)稱(chēng)，結(jié)構(gòu)主體有足夠的延性，能夠有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞。同時(shí)多道設(shè)防思想又能使次要的構(gòu)件在地震情況下先被破壞，從而使一部分地震能量得到消耗，在抗震設(shè)防中進(jìn)行多道防線(xiàn)設(shè)計(jì)，能有效的抵抗地震力作用。

2.7提高材料的利用率

結(jié)構(gòu)的效能設(shè)計(jì)主要考慮充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能，有效的減少結(jié)構(gòu)材料的消耗，達(dá)到“少費(fèi)多用”的目的。各種高強(qiáng)材料（高強(qiáng)度鋼筋、高強(qiáng)度混凝土等等）和各種輕型材料（如輕骨料混凝土、輕型隔墻、輕型墻板）的合理利用可以有效的減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重，減小水平地震力的作用，減小基礎(chǔ)頂部荷載等等

2.8充分考慮地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一，其造價(jià)根據(jù)工程所建地地基土的不同，基礎(chǔ)形式不同，其基礎(chǔ)造價(jià)也不同，但其造價(jià)占工程總造價(jià)的比例也不同，其比例占總造價(jià)的20-25%不等。地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，建筑物的高度與安全性等受地基基礎(chǔ)影響很大。建筑結(jié)構(gòu)中的地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須選擇合適的方案，要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件上部結(jié)構(gòu)形式、高度、層數(shù)、基礎(chǔ)頂部荷載，綜合進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計(jì)，最大程度的節(jié)省造價(jià)。

3.結(jié)語(yǔ)

要科學(xué)合理的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在建筑業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮更好的作用，降低建筑成本。通過(guò)概念設(shè)計(jì)、正確的計(jì)算及合理的構(gòu)造措施來(lái)保證，設(shè)計(jì)要在實(shí)踐過(guò)程中不斷的研究、探索和創(chuàng)新，使其經(jīng)濟(jì)性和適用性的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

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收稿日期：2013-4-11

作者簡(jiǎn)介：夏忠翔（1965-），男，漢族，貴州貴陽(yáng)人，高級(jí)工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)及管理工程工作。