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摘要：在建筑物的结构设计中，建筑结构优化设计是节省工程造价的一个十分主要本领， 并且也关系着建筑物的安全性和投资效果与利益最大化的实现。本文主要阐述了建筑物结构优化设计的方法及经济性，同时也提出了结构设计优化的现实意义。
关键词:优化设计;建筑结构;方法
中图分类号：TU2文献标识码： A
引言 结构优化设计是上世纪六十年代以后出现的一种设计方法。结构优化设计实际上指的是结构分析，其过程大致是假设-分析-校核-重新设计。重新设计的目的也是选出相对最优秀的设计方案。它的出现，使工程结构设计由以往被动的安全校核转化为积极主动的选优设计，为实现设计的最终目标--安全和经济提供了有效途径。
1.建筑结构优化设计的概述 建筑结构优化设计的基本理论建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，三个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求:功能性建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。
2.建筑结构优化设计基本原则
2.1建筑平面布置产生规则结构效应的原则
有规则建筑体型和平面布置的结构，因其受力较简单，造价相对较低。但由于不同使用功能的需要，建筑的体型和平面布置是多种多样的，不可能因结构要求规则而对建筑师的创作提出无理要求，倒是可以在满足不同使用功能的前提下，通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节，使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应，同样可以使建筑结构达到经济合理和安全耐用的预定目标。
2.2提高建筑舒适度原则
所谓好的建筑，应是从建筑、结构、装饰装修到给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等各专业的优化设计组合，是整体优化设计，如果仅仅是某个专业设计得好，是不可能被称作是一个好建筑的，结构设计也不能例外的;建筑结构设计要能最大程度地满足建筑平面布置、内部空间高度和建筑立面等使用功能和外形观感的要求，投入使用后，使用户在工作和生活中感到很舒适，使建筑真正成为人人赞美的好建筑，这才是建筑结构优化设计的出发点和落脚点。因此，建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。
2.3建筑结构整体安全度原则
我国早已颁布实施的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定的抗震设计的标准是：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，是说整个建筑结构所有构件要共同达到的目标。如果一个工程有99%的构件在大震作用下不会被破坏，而其中有1%的构件即使在小震作用下就被破坏，导致整个建筑垮塌，那么，这个工程还能说是结构安全吗?所以结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件，使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性，确保整个结构体系的安全性能，确保实现结构设计规范规定的设计标准，达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。这就是结构设计应坚持的建筑结构整体安全度原则。
2.4不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则
由于现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在很大程度上提高楼盖梁的承载能力，最高时可提高约1.5倍。而现行国内结构计算软件却不能准确反映现浇楼板的这种约束作用，因此，按力学计算结果进行结构设计的话，对现浇楼盖梁而言，它的安全系数就偏高了许多。另一方面，从对出现垮塌事故的工程进行事故原因调查和分析可以得知，由于楼盖或楼盖梁的问题而导致结构破坏的工程实例极少，除非是结构计算本身有误;从许多震害调查的工程实例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墙、柱等竖向构件首先遭到破坏所致。在实际的结构设计工作中，若不考虑构件的实际承载能力，对所有构件采取相同的安全系数，就会造成建筑结构在安全性和经济性方面的不合理。因此，在结构设计时，对独立构件、静定结构和竖向构件应采用较大的安全系数，而对楼板和楼盖梁的安全系数可予以适当降低，这样处理既可以降低工程造价，又可提高结构的综合安全度。
3.建筑结构设计优化经济性 建筑结构优化设计的经济性是市场经济条件下对资源配置提出的新要求。经济性是指通过建筑结构的优化设计，最大化的节约各种材料资源，达到减少建设成本的目标。另外，各种材料资源都存在一定的稀缺特性，建筑结构的优化设计能科学合理的减少材料的使用量，节省建设材料使用成本。 建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省材料，有利于抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到这五个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。
4.结构设计优化的现实意义
4.1结构成本（钢筋、混凝土、砌体等材料费）约占主体造价的50%以上，结构优化可使建筑工程总造价降低10%~35%。这笔隐形的利润总额非常巨大，基本无风险，可以通过微小的优化投入轻松获得，这对于减少企业投资、增加企业利润、提高资金周转率等都有帮助，具有巨大的经济价值。 4.2随着企业发展壮大，甲方的管理范围和复杂度不断增大，将设计优化等非核心业务交给专业的人员去做，是提高企业效率、节约管理成本、建立高效团队、提高企业核心竞争力的形势需要。4.3随着国家宏观调控力度的加大和原材料价格的上涨，通过销售获得利润的空间压缩，从内部挖掘潜力、节约成本成为企业赢利的重要手段。科学合理的节约成本是提高企业盈利能力、实现地产公司健康生存、长期发展的重要途径。4.4设计优化有利于节约材料、保护环境，符合国家“低碳、节能、环保”的理念，利国利民，更利于企业
5.结束语 综上所述，通过结构优化设计来降低工程造价是控制工程投资的一个有效途径,而正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键。对建筑工程进行优化设计一直是结构师们共同的目标，建筑结构的优化设计是一个比较科学系统的设计过程，不能片面强调节约投资,而降低技术和质量标准,又要反对重技术、轻经济,设计保守浪费的现象。 因为影响工程造价和建筑质量的因素有很多，所以在实际的建筑机构设计中，一定要充分的考虑各方面的因素，在每个细节上都力求优化， 只有这样才能实现建筑结构优化设计的最终目的，以更好的服务于我国建筑业的发展。
参考文献：
1.谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009(4). 2.张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J]. 陕西建筑，2008(11).3.高立人,方鄂华,钱稼茹.高层建筑结构概念设计[M].北京:中国计划出版社,2005.
关键词:优化设计;建筑结构;方法
中图分类号：TU2文献标识码： A
引言 结构优化设计是上世纪六十年代以后出现的一种设计方法。结构优化设计实际上指的是结构分析，其过程大致是假设-分析-校核-重新设计。重新设计的目的也是选出相对最优秀的设计方案。它的出现，使工程结构设计由以往被动的安全校核转化为积极主动的选优设计，为实现设计的最终目标--安全和经济提供了有效途径。
1.建筑结构优化设计的概述 建筑结构优化设计的基本理论建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，三个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求:功能性建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。
2.建筑结构优化设计基本原则
2.1建筑平面布置产生规则结构效应的原则
有规则建筑体型和平面布置的结构，因其受力较简单，造价相对较低。但由于不同使用功能的需要，建筑的体型和平面布置是多种多样的，不可能因结构要求规则而对建筑师的创作提出无理要求，倒是可以在满足不同使用功能的前提下，通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节，使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应，同样可以使建筑结构达到经济合理和安全耐用的预定目标。
2.2提高建筑舒适度原则
所谓好的建筑，应是从建筑、结构、装饰装修到给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等各专业的优化设计组合，是整体优化设计，如果仅仅是某个专业设计得好，是不可能被称作是一个好建筑的，结构设计也不能例外的;建筑结构设计要能最大程度地满足建筑平面布置、内部空间高度和建筑立面等使用功能和外形观感的要求，投入使用后，使用户在工作和生活中感到很舒适，使建筑真正成为人人赞美的好建筑，这才是建筑结构优化设计的出发点和落脚点。因此，建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。
2.3建筑结构整体安全度原则
我国早已颁布实施的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定的抗震设计的标准是：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，是说整个建筑结构所有构件要共同达到的目标。如果一个工程有99%的构件在大震作用下不会被破坏，而其中有1%的构件即使在小震作用下就被破坏，导致整个建筑垮塌，那么，这个工程还能说是结构安全吗?所以结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件，使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性，确保整个结构体系的安全性能，确保实现结构设计规范规定的设计标准，达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。这就是结构设计应坚持的建筑结构整体安全度原则。
2.4不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则
由于现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在很大程度上提高楼盖梁的承载能力，最高时可提高约1.5倍。而现行国内结构计算软件却不能准确反映现浇楼板的这种约束作用，因此，按力学计算结果进行结构设计的话，对现浇楼盖梁而言，它的安全系数就偏高了许多。另一方面，从对出现垮塌事故的工程进行事故原因调查和分析可以得知，由于楼盖或楼盖梁的问题而导致结构破坏的工程实例极少，除非是结构计算本身有误;从许多震害调查的工程实例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墙、柱等竖向构件首先遭到破坏所致。在实际的结构设计工作中，若不考虑构件的实际承载能力，对所有构件采取相同的安全系数，就会造成建筑结构在安全性和经济性方面的不合理。因此，在结构设计时，对独立构件、静定结构和竖向构件应采用较大的安全系数，而对楼板和楼盖梁的安全系数可予以适当降低，这样处理既可以降低工程造价，又可提高结构的综合安全度。
3.建筑结构设计优化经济性 建筑结构优化设计的经济性是市场经济条件下对资源配置提出的新要求。经济性是指通过建筑结构的优化设计，最大化的节约各种材料资源，达到减少建设成本的目标。另外，各种材料资源都存在一定的稀缺特性，建筑结构的优化设计能科学合理的减少材料的使用量，节省建设材料使用成本。 建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省材料，有利于抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到这五个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。
4.结构设计优化的现实意义
4.1结构成本（钢筋、混凝土、砌体等材料费）约占主体造价的50%以上，结构优化可使建筑工程总造价降低10%~35%。这笔隐形的利润总额非常巨大，基本无风险，可以通过微小的优化投入轻松获得，这对于减少企业投资、增加企业利润、提高资金周转率等都有帮助，具有巨大的经济价值。 4.2随着企业发展壮大，甲方的管理范围和复杂度不断增大，将设计优化等非核心业务交给专业的人员去做，是提高企业效率、节约管理成本、建立高效团队、提高企业核心竞争力的形势需要。4.3随着国家宏观调控力度的加大和原材料价格的上涨，通过销售获得利润的空间压缩，从内部挖掘潜力、节约成本成为企业赢利的重要手段。科学合理的节约成本是提高企业盈利能力、实现地产公司健康生存、长期发展的重要途径。4.4设计优化有利于节约材料、保护环境，符合国家“低碳、节能、环保”的理念，利国利民，更利于企业
5.结束语 综上所述，通过结构优化设计来降低工程造价是控制工程投资的一个有效途径,而正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键。对建筑工程进行优化设计一直是结构师们共同的目标，建筑结构的优化设计是一个比较科学系统的设计过程，不能片面强调节约投资,而降低技术和质量标准,又要反对重技术、轻经济,设计保守浪费的现象。 因为影响工程造价和建筑质量的因素有很多，所以在实际的建筑机构设计中，一定要充分的考虑各方面的因素，在每个细节上都力求优化， 只有这样才能实现建筑结构优化设计的最终目的，以更好的服务于我国建筑业的发展。
参考文献：
1.谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009(4). 2.张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J]. 陕西建筑，2008(11).3.高立人,方鄂华,钱稼茹.高层建筑结构概念设计[M].北京:中国计划出版社,2005.