中铁十七局集团有限公司勘察设计院
摘要：建筑结构优化设计，是在兼顾房屋的美观与实用功能，保障建筑物结构的可靠度和科学合理性的前提下，最大限度的减少建设投资，这样可以使市场收益达到最优。建筑优化是要针对建筑整体性方案设计提出更加合理的决策，结构优化的不是简单的抽钢筋，而是根据合理建模的计算结果作为设计依据，使材料的性能得到充分的发挥。本文对房屋结构设计中的建筑结构设计优化进行了探讨。
关键词：建筑结构优化设计；绿色建筑
房屋建筑结构设计优化，首先要满足建筑使用功能要求，在保障结构安全的前提下，有效控制工程投入的资金。
1 房屋结构设计运用优化方法的重要意义
在常规的结构设计中注重质量安全的问题，但多数结构设计在保障安全质量却忽略了建筑中的工程成本问题，造成造价过高，约15%左右。而且在现代审美角度中缺乏观赏性，对现代建筑企业的设计考察中，多数保守设计，颇为传统的设计风格中规中矩，没有为城市建设带来欣赏元素。这样的设计理念不能跟随时代发展，也无法达到现代社会对于房屋建设的心理预期。那么在与时俱进的建筑领域，为满足现代社会对房屋使用性能及视觉欣赏的需求，建筑设计中的优化设计在房屋设计初期就显得格外重要。因为这种优化的方法可以将美观价值，注入经济实用的房屋建设中，并且在节约建筑材料从而降低工程造价，使房屋建筑结构的价值得到体现。与此同时，在使用了建筑结构设计优化方法后，实际建造成本仅为原有建筑成本的70%，使得优化后的建筑更加注重建筑资源的优化配置，从而让建筑企业的经济效益得到显著提高。而基于设计中对资源的优化，降低了碳排放从而促进了环境保护。因此，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中具有美化性、经济性、环保性的重要作用。
2 建筑结构设计优化方法需遵循的原则
2.1 舒适性原则
建筑房屋本来就是人们的生活和居住的重要场所，其最终的目的就是满足用户的各种需要。因此在房屋结构设计中应用建筑结构优化方法，应遵循舒适性的原则。将用户的需求放在房屋设计的第一位，广泛的收集和总结各种用户对房屋设计的不同的功能需求，尽可能提高房屋建筑的服务功能。比如采用大开间的剪力墙结构设置，以方便用户日后对房屋进行分隔和改造。
2.2 经济性原则
房屋结构设计要根据建设场地和用户的需求，确定房屋的层数、房屋设计的外观形状以及内部结构构造，并在满足安全性和舒适性的前提下，采用最佳的结构体系设计方案，严格规范房屋设计的相关标准，最大程度的降低材料损失，提高资源的利用率，以实现节约成本的目的。
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2.3 绿色环保性原则
现代社会追求经济建设与环境保护的和谐统一，在工程建设中引入了绿色建筑理念，并在各行各业提倡绿色环保性原则。因此，对房屋的建筑结构设计优化，亦应始终遵循绿色环保的原则，选择环保型设计和建设材料，将保护环境纳入房屋结构设计方案中，提高设计人员的环保意识，突出环保设计的重点，最终实现房屋结构设计的绿色环保目标，以促进房屋结构设计的可持续发展。
3房屋设计中建筑整体优化方法
房屋的建筑设计，要基于“以人为本”的设计理念，打造适宜的居住空间。所谓的以人为本，就是人性化设计，考虑居住者习惯，居住者身份，居住者对房间数量及空间的需求来进行建筑设计。应结合工程的实际情况，对空间进行合理的规划布局，巧妙的利用有限的空间上来规划空间层次，加强各区域的合理性。
绿色建筑是当今社会环境保护及节约能源的在建筑方面的具体体现，绿色建筑旨在协调人、建筑、环境三者之间的关系，充分利用自然环境，在尽可能不破坏原有生态环境的情况下，建造适宜居住的建筑。
绿色节能建筑的提出，兼顾了环境与节能两个指标，它要求设计师在设计时充分考虑下面几个因素：1、在总体规划阶段，尽可能充分利用周围的自然环境，保护原来的生态系统，楼间距要满足规范的日照时间的要求。建筑物的外立面会影响建筑能耗，一般来说，建筑体形系数越大，单位建筑空间的散热面积越大，能耗就越高。根据地域日照规律，科学确定建筑朝向，使太阳辐射热能在建筑上得到合理利用，这是建筑节能的要求。2、户型设计。在建筑方案设计阶段，就需要对设计方案进行优化，努力使每个房间都有良好的朝向。按照房屋类型的不同，针对于不同的建筑类型，进行具体的功能房间配备及安排。3、节能环保。主要集中在对墙体和屋面的设计，它直接影响到建筑的耗能。包括两个方面：保温节能设计、隔热节能设计。
建筑设计宜择优选用规则的形体。平面、立面和竖向剖面的规则性直接影响建筑物的抗震性能及经济合理性。建筑的平面布置制约着剪力墙的布置，若建筑平面比较规则、凹凸少则用钢量少，反之则较多，平面形状是否规则不仅决定了用钢量的多少，而且还可衡量结构抗震性能的优劣，平面长宽比较大的建筑物，由于两主轴方向的动力特性相差甚远，在水平力作用下，两向构件受力的不均匀性会使结构产生扭转，增加单位面积用钢量。
4房屋设计中结构整体优化方法
建筑结构的优化设计，并不简单的说是“抽钢筋”，而是在满足建筑使用要求，保障结构安全的前提下，合理布置钢筋，使其充分发挥其效用。在结构设计时要满足“规范加计算”，要保障结构安全、符合现行国家规范前提下，从各个环节进行优化设计，多个方案做比较，使最终的成品要安全可靠、经济合理，节能节材，降低造价。
结构布置时实现建筑性能化，体现在构件的性能化布置、梁塑性铰实现及配筋方式、混凝土刚度控制、计算参数设置等方面。利用了建筑造型柱以避免出现一字型剪力墙；建模输入建筑荷载时精细化计算；配筋时按计算书手工配筋；合理选取基础形式；计算结果注重周期比、竖向刚度等的控制，这些举措都是为了达到技术与成本的均衡，建筑成本的控制因素有很多，如建筑物所在的地区决定结构计算中抗震设防烈度、风荷载的选取，也决定着地质情况的好坏；建筑方案决定结构计算中体型系数的选取；总建筑高度影响计算的抗震等级；是否设有结构转换层，因为转换层的配筋量相当于2~3个标准层的配筋量；是否设有转角窗、飘窗，含钢量也会相差0.5kg/m2~1.0kg/m2，这些都是结构设计者不可控因素，因此在建筑设计前期的规划阶段中，要充分考虑各种影响因素，进行多方案的对比分析，找一个平衡点，能兼顾安全、经济和美观。在优化过程中，尽可能在规范允许的范围内，减薄板厚，降低梁高，增大楼层净高，减少剪力墙的数量等，这样可以减少混凝土用量，减轻结构自重，而且还能减弱了结构刚度，减小地震力，从而降低配筋率。
建筑物的优化设计，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。建筑结构优化是在保证工程质量的同时去除无效的结构成本，达到最小的投入产出比，且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，最终实现建筑安全、经济和美观的完好统一。
一个优秀的建筑，汇集着各个专业的智慧与辛勤工作。从建筑结构设计角度出发，就是要尽力做到结构安全、经济效益和社会效益最大化，利用计算机软件如BIM、汇集工作经验和先进的技术，及时了解先进的材料性能，充分应用到设计中去，加强同专业之间人员的研究和交流，才能使建筑设计越做越好。
参考文献：
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论文作者:范蓉蓉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/9/1
标签：建筑论文; 结构设计论文; 房屋论文; 结构论文; 优化设计论文; 方法论文; 原则论文; 《防护工程》2017年第9期论文;