建筑结构优化设计在房地产开发中的重要作用

【摘 要】建筑结构的设计需要保证安全可靠、经济合理，由于实际工程结构中存在多种不确定性，所以结构设计就是研究建筑工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的平衡。而结构选型、图纸审核、结构优化和成本控制直接关系到建筑结构设计的最终结果，也成为处理建筑安全可靠与经济合理之间矛盾的主要环节。

【关键词】建筑结构；结构选型；图纸审核；结构优化；成本控制

1.引言

建筑结构的设计需要保证安全可靠、经济合理，由于实际工程结构中存在多种不确定性，所以结构设计就是研究建筑工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡。结构设计就是要处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。

2.结构选型

建筑结构是形成一定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以安全使用的骨架。建筑结构是建筑三大构成要素中建筑技术的组成内容，是保证房屋安全的重要手段。建筑结构的形式是为了满足建筑功能要求，为创造建筑的美而服务。建筑结构与建筑设计是两个既相互独立又紧密联系的专业工种。

建筑结构是解决坚固问题，处于服务地位，由结构工程师完成；建筑设计是解决功能、适用和美观的问题，处于先行与主导地位，由建筑工程师完成。建筑设计必须和建筑结构有机结合起来，只有真正符合结构逻辑的建筑才具有真实的表现力和实际的可行性，富有建筑的个性。

（1）框架结构：框架结构的承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护和分隔作用；平面布置要灵活，能够满足生产工艺和使用功能的要求。采用的材料是型钢和钢筋混凝土，要有很好的抗压和抗弯能力，由于梁、柱刚接，抗侧移和抗振动能力强，因此，其抗震性、整体性和延通性较好，适用于多层和高度不超过60m的高层建筑。框架结构的平面布置时，建筑平面形状和立面体型宜简单、规则，使各部分刚度均匀对称。要控制结构的高宽比，一般高宽比设为5～7，减少结构在水平荷载下产生的侧移。房屋的总长度宜控制在最大伸缩缝间距内，减少温度裂缝。框架梁宜拉通、对直，框架柱宜上下对中，梁柱轴线宜在同一竖向平面内。尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工。

（2）剪力墙结构：剪力墙是建筑物的承重墙，同时也是围护墙和分隔墙，因此，剪力墙的布置必须满足建筑平面布置和结构布置的要求。有较强的承载能力，同时也具有很好的整体性和空间作用，因此，剪力墙作为抗侧力构件用于高层建筑。受剪力墙间距的限制，建筑物的平面开间布置不灵活，所以多用于旅馆、公寓住宅等建筑较为适宜。剪力墙结构的楼盖结构一般采用钢筋混凝土平板，可不设梁，这样可节约层高。

3.结构设计中的成本优化分析

3.1建筑结构设计优化的概念

建筑结构优化设计是指在满足各种规范或某些特定要求的条件下，使建筑结构的某种指标（如重量、造价、刚度等）为最佳的设计方法。也就是要在所有可用方案和做法中，按某一目标选出最优的方法。传统的建筑结构设计方法，事先根据经验通过判断给出或假定一个设计方案和做法，用工程力学方法进行结构分析，以检验是否满足规范规定的承载力、刚度、稳定、尺寸等方面的要求，如符和要求的即为可用方案，或者经过对少数几个方案和方法进行比较而得出可用方案。而结构优化设计是在很多个可用和做法中找出最优的方案，及材料最省、造价最低、或某些指标最佳的方案和做法。这样的工程结构设计便由“分析与校核”发展为“综合与优选”。这对提高工程结构的经济效益和功能方面具有重大的实际意义。“综合与优选”实质上也就是建筑结构的优化设计。从理论上讲，按结构设计变量的层次分为：截面层次优化设计；结构几何形状的优化设计；结构的拓扑优化设计（如给定一个杆系结构的节点布置，要求确定哪些节点之间应有杆件连接）；结构类型优化设计（如将一组荷载传递到支座，可以由梁、桁架和拱等不同类型结构进行优选）。随着设计变量层次的升高，所得的优化结构的效果也随之提高，但优化设计的难度将增大，工作量将增多。

3.2较常见的结构的优化措施

（1）钢筋规格的选取，例如箍筋选用三级钢（强度较二级钢提高1.2倍，较一级钢提高1.7倍），能一定程度上节省钢材的用量，如采购不到小直径的三级钢，楼板钢筋建议用冷轧带肋钢筋，强度等级同三级钢，也能节省钢材用量。

（2）楼层归并系数，常用楼层归并系数为三层（住宅），归并系数太大会引起钢筋的浪费，因为随着楼层的变化，每层配筋会出现变化。

（3）结构参数的选取，例如场地粗糙程度，规范上B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类指有密集建筑群的城市市区[2]。如果场地类别选择B类会比选择C类钢筋含量增加25%，对结果影响很直接，所以在选取参数的时候可以与设计院和审图公司提前沟通。

4.建筑结构成本控制的思路

建筑结构成本控制需要从两个方面入手，分别是投资方进行建筑结构成本的控制和设计单位内部控制建筑结构成本，两个方面相互促进，缺一不可。

投资方进行建筑结构成本控制的主要管理思路

建筑设计项目管理的基本工作是保证项目的合理行、适用性和经济性，重点应放在程序控制、设计优化和投资控制上。建筑工程设计管理带来的技术和经济意义主要是：使建筑功能更为合理或得到提升，使结构安全度和抗震性能提高，减少和避免设计差错，节约建设造价，缩短建设工期，推广和利用新技术等。

5.结束语

总之，结构工程师应该以提高项目投资效益为目标，在建设工程中将技术和经济有机地结合起来，通过技术比较、经济分析和效果评价，正确处理技术先进和经济合理之间的对立统一关系，力求在技术先进前提下的经济合理，在经济合理基础上的技术先进，将控制工程项目投资观念渗透到工程设计的各个阶段之中，贯彻于建筑结构设计的全过程。