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[摘 要]对建筑结构进行优化，需要对各环节均做好分析，因为其不仅仅是针对结构本身，而是应该涵盖建筑工程的各个方面，通过综合优化来提高建筑工程舒适度、空间应用率以及经济效益等。在进行建筑结构优化前，需要结合其所具有的特点，来确定优化设计要点，并在此基础上来选择合适的措施对各环节进行优化分析，争取提高工程建设综合效益。
[关键词]建筑工程；结构优化；优化措施
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）43-0052-01
1 建筑结构设计概述
一般来说建筑结构设计主要就是以建筑设计要求为基础，利用合理的设计理念与方法，选择适当的结构形式来进行设计，并且要针对建筑工程实际情况来对选择相对应的设计方法。对于最为常见的钢筋混凝土建筑结构，在进行结构设计时，应从结构整体布局与构件两个方面来进行，综合考虑将接建筑体型、层高、柱网尺寸以及抗侧力构件等因素，合理确定结构布置、构件截面以及钢筋强度等级等[1]。设计时还应做好对结构与构件受力特点的充分分析，结合以往设计经验来提高方案的合理性，减少各因素的影响，提高设计方案的综合效率。
2 建筑结构优化设计相关概述
2.1 建筑结构优化设计的内涵
在现代的建筑施工中建筑结构优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段和建设阶段。首先，在决策阶段要明确进行结构优化设计的目的，并在实现本体结构功能的基础上进一步保障建筑结构的安全性，降低建筑施工资本投入。其次，在设计阶段，要明确和完善建筑整体结构以及每个子系统的优化布局设计；最后，在建设阶段，将建筑结构优化设计作为建设施工的主要指导原则，组织并建设建筑结构的每个环节，进而实现建筑结构设计的整体优化。这三个阶段互为补充、缺一不可，在建筑结构优化设计中起着重要的作用。
2.2 建筑结构设计优化意义
建筑结构设计优化方法的实际应用，既能降低工程成本投入，保护当地环境，还能切实保证建筑物使用和美学价值的实现，达到建筑工程综合效益的最大化。与传统的建筑结构设计方法相比，结构设计优化不仅能够减少工程造价，还能提高各种资源的利用率，保证各个分项工程的有序施工。另外，结构设计优化注重设计理念的创新，在保证建筑物质量、安全的基础上，还注重美观和环保。
3 建筑结构优化设计措施
在建筑结构优化设计中，不同方案和不同建筑材料的选择对工程的造价都会造成不同影响，尤其是在基础类型的选用、开间的确定、层高与层数的确定以及结构形式选择等方面都有着重大关系。
3.1 对基础结构的优化设计
基础结构在整个工程工期的1/4左右，并且基础造价也占到总造价的10%-20%，所以基础工程结构的重要性也是显而易见的。而且基础结构工程的造价还与地质条件是密切相关的，设计时对地质勘探报告要求也是极高，选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸和埋深，能相对减少基础结構在总工程造价中的费用。
3.2 选择节能指标较高的结构类型
建筑结构形式的选择，意味着选择不同工程造价的建设模式，常见的结构设计模式有如下三种：（1）剪力墙结构，这种结构形式常见于高层建筑，以混凝土结构技术规程为依托，这种结构形式相对于短肢剪力墙的抗震级别要高，比起短肢剪力墙，构造钢筋使用数量不多。（2）框架结构，具有大开间、布局灵活性强和造价成（3）框架一剪力墙结构，即在框架结构中合理进行一定数量剪力墙的布置，这种结构合理，适用能力强，而且能够应对各种不同的变形压力，是一种抗侧力较好的结构。以上的三种结构模式各具优缺点，但我们在选择结构模式的时候，不能片面认为造价最低的方案就是最科学合理的方案，而是我们要结合房屋业主的功能需求，以及建设单位的投资水平和施工能力等方面的因素进行结构类型的综合分析，将投资与收益进行平衡优化，根据工程条件的客观实际情况选择最为合适的结构模式。
3.3 梁的优化设计
在结构设计时通常采用矩形截面梁当做受弯梁，但是这种情况下材料的利用率较低。因为，首先，在靠近中和轴附近的材料的应力较低，再者，梁弯矩会沿梁长变化而变化。由于截面梁大部分区段的应力较低，材料都不能得到很好的利用，要想提高材料的利用率，在设计时可采用平面桁架来代替矩形梁，此时平面桁架就相当于掏空梁，掏去了梁中多余的材料，减轻了其自身的重量，这样既经济又实用，大幅度地提高材料的利用率。
3.4 柱网布局和柱子截面的优化设计
柱网布局决定柱子的开间和跨度（纵向或横向相邻的两个柱子的间的距离），柱网的尺寸一般来说在6到12米之间，如果柱距小那么其传力路线就短，上部结构的材料就能节省，但是这可能使基础费用偏高，所以说柱网布局是否合理，对工程的造价有很大的影响。另外，柱子的截面形状和尺寸对工程造价也有着直接的影响，所以合适的柱网布局、柱子截面的形状及尺寸的选择对工程造价的影响是很明显的。
3.5 结构构件配筋计算的优化设计
在计算建筑物构件尺寸及配筋的过程中，需要反复调整构件尺寸并进行计算，从中总结出最优化的结构尺寸，使得在一个固定荷载常数下，得到最为经济的计算结果。计算结果应满足两个重要的指标：a、计算结果应首先确保结构的安全性，这是重中之重。b、在满足安全的前提下，使配筋量大致控制在结构计算配筋的范围内，使得构件内的钢筋量切实地发挥其受力作用，而并非作为仅仅起到支架作用的构造配筋量。采用此法设计，可以使得最终钢筋量控制在首次计算结果的80%至90%左右。
3.6 结构设计信息优化技术
由于建筑结构受到设计变量等条件的约束，难以用单一的方法进行结构优化。笔者认为，鉴于房屋结构设计的复杂性，应该开发一种较为实用方便的参数定义优化软件，减少设计者在结构优化方面的精力和时间。笔者较为推崇的是TBCAD系统，这种系统是针对结构方案设计、建模、分析、评估等为一体的成本控制软件系统，这种系统可以进行结构方案的指导设计，使得方案的人力、物力和财力资源等趋于最优状态。系统的信息分为两个时间段进行优化，第一个时间段是通过对材料的分配调整，使用最少的混凝土用量满足侧向刚度的要求，系统在这个时间段的目标函数是混凝土的使用量，而结构构件的断面大小则是设计的变量。第二个时间段是对构件强度的优化，通过对构件结构的断面大小以及钢用量的调整，使得构件的强度要求实现只需较少的结构造价。
4 结束语
总之，不断优化建筑结构设计，不仅可以有效提高建筑的功能性、安全性、稳定性，还可以充分的满足人们的审美要求。所以，我们作为新时代发展下的建筑结构设计工作人员，在设计工作开展过程中不断创新设计理念、创新设计方法、设计技术，实现建筑结构的优化设计。
参考文献
[1] 佟月强，郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012，11（08）：423-424.
[2] 胡哲.浅谈多层框架房屋结构设计中的常见问题[J].黑龙江科技信息，2011，01（20）：71-72.
[关键词]建筑工程；结构优化；优化措施
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）43-0052-01
1 建筑结构设计概述
一般来说建筑结构设计主要就是以建筑设计要求为基础，利用合理的设计理念与方法，选择适当的结构形式来进行设计，并且要针对建筑工程实际情况来对选择相对应的设计方法。对于最为常见的钢筋混凝土建筑结构，在进行结构设计时，应从结构整体布局与构件两个方面来进行，综合考虑将接建筑体型、层高、柱网尺寸以及抗侧力构件等因素，合理确定结构布置、构件截面以及钢筋强度等级等[1]。设计时还应做好对结构与构件受力特点的充分分析，结合以往设计经验来提高方案的合理性，减少各因素的影响，提高设计方案的综合效率。
2 建筑结构优化设计相关概述
2.1 建筑结构优化设计的内涵
在现代的建筑施工中建筑结构优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段和建设阶段。首先，在决策阶段要明确进行结构优化设计的目的，并在实现本体结构功能的基础上进一步保障建筑结构的安全性，降低建筑施工资本投入。其次，在设计阶段，要明确和完善建筑整体结构以及每个子系统的优化布局设计；最后，在建设阶段，将建筑结构优化设计作为建设施工的主要指导原则，组织并建设建筑结构的每个环节，进而实现建筑结构设计的整体优化。这三个阶段互为补充、缺一不可，在建筑结构优化设计中起着重要的作用。
2.2 建筑结构设计优化意义
建筑结构设计优化方法的实际应用，既能降低工程成本投入，保护当地环境，还能切实保证建筑物使用和美学价值的实现，达到建筑工程综合效益的最大化。与传统的建筑结构设计方法相比，结构设计优化不仅能够减少工程造价，还能提高各种资源的利用率，保证各个分项工程的有序施工。另外，结构设计优化注重设计理念的创新，在保证建筑物质量、安全的基础上，还注重美观和环保。
3 建筑结构优化设计措施
在建筑结构优化设计中，不同方案和不同建筑材料的选择对工程的造价都会造成不同影响，尤其是在基础类型的选用、开间的确定、层高与层数的确定以及结构形式选择等方面都有着重大关系。
3.1 对基础结构的优化设计
基础结构在整个工程工期的1/4左右，并且基础造价也占到总造价的10%-20%，所以基础工程结构的重要性也是显而易见的。而且基础结构工程的造价还与地质条件是密切相关的，设计时对地质勘探报告要求也是极高，选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸和埋深，能相对减少基础结構在总工程造价中的费用。
3.2 选择节能指标较高的结构类型
建筑结构形式的选择，意味着选择不同工程造价的建设模式，常见的结构设计模式有如下三种：（1）剪力墙结构，这种结构形式常见于高层建筑，以混凝土结构技术规程为依托，这种结构形式相对于短肢剪力墙的抗震级别要高，比起短肢剪力墙，构造钢筋使用数量不多。（2）框架结构，具有大开间、布局灵活性强和造价成（3）框架一剪力墙结构，即在框架结构中合理进行一定数量剪力墙的布置，这种结构合理，适用能力强，而且能够应对各种不同的变形压力，是一种抗侧力较好的结构。以上的三种结构模式各具优缺点，但我们在选择结构模式的时候，不能片面认为造价最低的方案就是最科学合理的方案，而是我们要结合房屋业主的功能需求，以及建设单位的投资水平和施工能力等方面的因素进行结构类型的综合分析，将投资与收益进行平衡优化，根据工程条件的客观实际情况选择最为合适的结构模式。
3.3 梁的优化设计
在结构设计时通常采用矩形截面梁当做受弯梁，但是这种情况下材料的利用率较低。因为，首先，在靠近中和轴附近的材料的应力较低，再者，梁弯矩会沿梁长变化而变化。由于截面梁大部分区段的应力较低，材料都不能得到很好的利用，要想提高材料的利用率，在设计时可采用平面桁架来代替矩形梁，此时平面桁架就相当于掏空梁，掏去了梁中多余的材料，减轻了其自身的重量，这样既经济又实用，大幅度地提高材料的利用率。
3.4 柱网布局和柱子截面的优化设计
柱网布局决定柱子的开间和跨度（纵向或横向相邻的两个柱子的间的距离），柱网的尺寸一般来说在6到12米之间，如果柱距小那么其传力路线就短，上部结构的材料就能节省，但是这可能使基础费用偏高，所以说柱网布局是否合理，对工程的造价有很大的影响。另外，柱子的截面形状和尺寸对工程造价也有着直接的影响，所以合适的柱网布局、柱子截面的形状及尺寸的选择对工程造价的影响是很明显的。
3.5 结构构件配筋计算的优化设计
在计算建筑物构件尺寸及配筋的过程中，需要反复调整构件尺寸并进行计算，从中总结出最优化的结构尺寸，使得在一个固定荷载常数下，得到最为经济的计算结果。计算结果应满足两个重要的指标：a、计算结果应首先确保结构的安全性，这是重中之重。b、在满足安全的前提下，使配筋量大致控制在结构计算配筋的范围内，使得构件内的钢筋量切实地发挥其受力作用，而并非作为仅仅起到支架作用的构造配筋量。采用此法设计，可以使得最终钢筋量控制在首次计算结果的80%至90%左右。
3.6 结构设计信息优化技术
由于建筑结构受到设计变量等条件的约束，难以用单一的方法进行结构优化。笔者认为，鉴于房屋结构设计的复杂性，应该开发一种较为实用方便的参数定义优化软件，减少设计者在结构优化方面的精力和时间。笔者较为推崇的是TBCAD系统，这种系统是针对结构方案设计、建模、分析、评估等为一体的成本控制软件系统，这种系统可以进行结构方案的指导设计，使得方案的人力、物力和财力资源等趋于最优状态。系统的信息分为两个时间段进行优化，第一个时间段是通过对材料的分配调整，使用最少的混凝土用量满足侧向刚度的要求，系统在这个时间段的目标函数是混凝土的使用量，而结构构件的断面大小则是设计的变量。第二个时间段是对构件强度的优化，通过对构件结构的断面大小以及钢用量的调整，使得构件的强度要求实现只需较少的结构造价。
4 结束语
总之，不断优化建筑结构设计，不仅可以有效提高建筑的功能性、安全性、稳定性，还可以充分的满足人们的审美要求。所以，我们作为新时代发展下的建筑结构设计工作人员，在设计工作开展过程中不断创新设计理念、创新设计方法、设计技术，实现建筑结构的优化设计。
参考文献
[1] 佟月强，郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012，11（08）：423-424.
[2] 胡哲.浅谈多层框架房屋结构设计中的常见问题[J].黑龙江科技信息，2011，01（20）：71-72.