摘 要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化就是利用最少的造價和有限的資源、空間，實現(xiàn)房屋安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的綜合最優(yōu)化。本文簡要闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及意義，結(jié)合實例簡要探討如何對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行合理優(yōu)化，并對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化提出了一些看法。

　　關(guān)鍵詞：建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計,優(yōu)化

　　一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及意義

　　1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法

　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法分為對分部結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法和對總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化一般包含以下幾個方面的內(nèi)容：對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化;對上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化;對護(hù)圍支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以及對房屋總體設(shè)計結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)部分進(jìn)行優(yōu)化;最重要的是在房屋設(shè)計要求及設(shè)計規(guī)范內(nèi)，在滿足房屋功能及技術(shù)要求的前提下，合理降低工程造價，即對房屋的造價進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計。

　　2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義在于可以最大程度地充分利用資源與空間，高效利用材料與設(shè)備，使結(jié)構(gòu)功能合理、協(xié)調(diào)，安全可靠。實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的“安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性”的最優(yōu)化設(shè)計。

　　二、工程實例一

　　某商住小區(qū)A，地下為車庫、商業(yè)及設(shè)備用房等，地上為24~32層的住宅，總建筑面積約175,328㎡，總造價7.01億元人民幣;地下1~2層;地上建筑高度不超過100m。筆者需要負(fù)責(zé)該項目總體協(xié)調(diào)和工程管理，需要在加快施工、節(jié)省成本和功能合理取得一個平衡。 1.關(guān)于地下室的優(yōu)化和合理改進(jìn)。

　　(1)由于該地地勢平坦，所以盡量讓地下室深挖淺埋，可以減少土方開挖和外運，壓縮工期;可以減少基坑支護(hù)的成本和施工周期，減少抽水，也降低了基坑支護(hù)出問題的風(fēng)險;可以讓地下室底板承受的水壓力相應(yīng)減少，減低底板的防水成本和結(jié)構(gòu)成本。采購無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，與其它專業(yè)充分溝通后確定最終確定地下二層層高都是3.6m，底板厚度350mm、負(fù)一層樓板厚度200mm。相比其它項目節(jié)省了1.4~1.8m的埋深，但完全不犧牲地下室的凈高。實踐證明，這個地下室方案經(jīng)濟(jì)合理，即為發(fā)展商節(jié)省了成本，也為承建商縮短了土方開挖和外運的施工周期。

　　(2)通過精裝修設(shè)計，優(yōu)化戶型、結(jié)構(gòu)梁布置和設(shè)備留孔位置。在土建施工到地下室頂板后發(fā)現(xiàn)原設(shè)計的戶型平面有些不夠合理，有的衛(wèi)生間太小、臥室過大，有的室外空調(diào)機(jī)板擺不下中央空調(diào)的室外機(jī)。對其進(jìn)行合理優(yōu)化，對戶型平面圖、衛(wèi)生間沉箱位置和空調(diào)機(jī)位作調(diào)整，涉及到了建筑、結(jié)構(gòu)、電和空調(diào)專業(yè)。

　　2.結(jié)合工程實際優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。取消部分的樓棟的轉(zhuǎn)換層，主要針對還沒完成樁基礎(chǔ)施工的樓棟。剪力墻盡可能直接落地，建筑圖的首層住戶大堂以及地下車庫的車道和車位，相應(yīng)地做調(diào)整;從承臺到坡屋頂，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在滿足規(guī)范要求和強(qiáng)度、撓度要求的前提下，減少鋼筋用量和水泥用量，整棟樓鋼材材料費節(jié)省了11%;個別已經(jīng)施工了樁基礎(chǔ)的樓棟，經(jīng)過優(yōu)化使轉(zhuǎn)換層的鋼筋含量下降51%。

　　三、工程實例二

　　某商住小區(qū)B，地下為車庫、商業(yè)及設(shè)備用房等，地上為18~25層的住宅，總建筑面積約210,000㎡，總造價10.5億元人民幣。

　　1.盡量根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)高，減少土方工程，以最低的成本做出最大的地下室空間。由于該地塊處于山坡地，地塊四周的高差達(dá)到20m，地塊內(nèi)原有一個低洼(魚池)，現(xiàn)場有大量的高差，所以根據(jù)實際測量所得準(zhǔn)確的標(biāo)高。根據(jù)測量得到的準(zhǔn)確的標(biāo)高，精細(xì)設(shè)計地下室，在多輪的方案討論后，確定了局部2層地下室、局部2層地下室和局部1層地下室;即使在同一層，也允許有高差以適應(yīng)實測的原有標(biāo)高，比如在負(fù)二層，非機(jī)動車庫的標(biāo)高是比機(jī)動車庫要高一些。這個地下室方案可以使承建商縮短了土方開挖和外運的施工周期，也為發(fā)展商節(jié)省了成本，而將來入住的業(yè)主將有充足的停車位。

　　2.通過施工招標(biāo)，要求承建商做清水混凝土的結(jié)構(gòu)，減少批蕩層，節(jié)省批蕩的成本，也增大使用高度，也迎合時刊發(fā)展對環(huán)保綠化的要求。過往多年的工程經(jīng)驗告訴我們，柱子或剪力墻的的抹灰，其完成面導(dǎo)致柱子之間的凈空尺寸減小了，不利于停車位的寬敞和舒適性。我們與承建商、材料供應(yīng)商等多方一起做嘗試：做施工樣板。我們摸索出了決定因素在于：模板必須具有足夠的剛度新模板和變形小的木方。事實證明雖然前期成本要高出20%左右，澆筑混凝土的工期拉長，但卻省去了抹灰和裝飾面層等成本和施工周期，減少了維保費用。

　　3.根據(jù)園林設(shè)計的的高低差，推動設(shè)計公司調(diào)整地下室頂板標(biāo)高，達(dá)到了地下室頂板設(shè)計最省、地下空間凈高最大的效果，以剛好滿足園林的完成面標(biāo)高、樹種的種植土厚度要求為準(zhǔn)。根據(jù)園林的不同地方不同樹種或者園建的需要，同時也考慮給排水的合理性，確定出不同的標(biāo)高。高低不一的框架結(jié)構(gòu)頂板承受的荷載最小，讓出高度給地下室空間。

　　四、 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

　　1.概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化相結(jié)合

　　概念設(shè)計優(yōu)化技術(shù)就是設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計的一般規(guī)律和實踐經(jīng)驗，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的多種方案進(jìn)行分析并擇優(yōu)選擇方案的過程。建筑物的結(jié)構(gòu)布置，房屋細(xì)節(jié)部位的處理，載荷的確定及機(jī)電設(shè)備參數(shù)的選取等都需要設(shè)計人員進(jìn)行概念設(shè)計。概念設(shè)計需要設(shè)計人員對方案進(jìn)行全面的、綜合的分析，從而選擇出最佳方案。

　　2.構(gòu)造結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型。

　　設(shè)計優(yōu)化模型的構(gòu)造一般分為三步進(jìn)行。第一步是選擇合適的設(shè)計參數(shù)變量。一般在前期控制好對建筑結(jié)構(gòu)影響較大的參數(shù)變，如基本風(fēng)壓確定下的場地粗燥度是B類還是C類，場地土類型是II類還是III類，這樣可以有效簡化設(shè)計工作和減少計算量。第二步是確定目標(biāo)，在滿足設(shè)計要求及規(guī)范的條件下，使房屋設(shè)計的造價最小。如甲方明確要求不做超限審查，在目標(biāo)明確之后，則需考慮如何巧妙地去滿足抗震規(guī)范的各個指標(biāo)需要巧妙去平衡和滿足。第三步是確定約束條件。約束條件包括各個方面，比如支座的約束條件、應(yīng)力約束條件、強(qiáng)度約束條件等，如嵌固端的選擇，在地下室底板還是地下室頂板。

　　4.通過結(jié)果分析，結(jié)合實際由優(yōu)化模型推出最佳的優(yōu)化設(shè)計方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化應(yīng)綜合考慮工程實際情況，以期達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)與實用的綜合最優(yōu)化。

　　五、結(jié)束語

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化需要全方位、多角度地考慮各種因素，一定要對整個結(jié)構(gòu)體系的承載能力、抗震性能、內(nèi)力傳遞、剛度、側(cè)移要求等掌握透徹，才能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性、適用性、合理性、經(jīng)濟(jì)性的整體最優(yōu)實現(xiàn)。這幾個方面是矛盾統(tǒng)一的關(guān)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化就是找到其最佳組合方式。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮待建結(jié)構(gòu)的使用功能要求、建筑物所處地區(qū)的抗震設(shè)防要求、以及場地地質(zhì)條件、造價要求等，努力實現(xiàn)用最低的造價實現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)化目標(biāo)。

　　參考文獻(xiàn)：

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