本站原创关键词 ：建筑结构；优化设计；因素；措施；
引言
科学技术的不断创新，推动经济不断向前快速发展，人们对物质生存环境提出了更高了要求，而建筑是人类物质生存环境的重要载体。近年来，节能环保型社会建设理念的不断深入人心，进一步加剧了建筑的需求者与供应者对建筑结构优化设计的需要。建筑结构的优化设计，不但满足了投资者控制建筑投资成本的目标，而且更加符合了使用者对建筑本体功能的需求，从而实现了社会整体经济效益的最大化。因此，建筑结构的优化设计，在市场经济下的节能环保型社会越来越成为可行。
一、建筑结构优化设计的必要性
为了达到结构优化设计的目的，工程设计人员必须在保证结构安全的前提下，通过对建筑结构的理性分析，采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计，使得能有效地控制工程造价，满足投资方的经济要求。通过以往的优化设计经验来看，相比于传统的设计方法，优化设计通常可以达到降低工程造价5％～30％的目的。但是在实际的工程设计中，很多因素都制约了优化设计的开展和实施。比如，工程的设计进度的要求，使得设计人员根本无暇顾及到结构的优化设计要求，再者，由于知识水平的限制，傻瓜化的设计软件使得年轻设计人员对优化设计的理解缺乏，更谈不上有效合理的优化设计，大部分设计人员在所谓优化设计中总着眼于局部部位而忽略了结构总体方案的设计，没有从总体布局上考虑造价的控制。为此，为了降低工程造价的成本，提高设计人员在工程建设过程中对优化设计的设计把握非常必要，只有加强技术和经济效益的有效结合，通过合理的优化设计方案，达到降低工程造价的目的，创造更大的社会效益。
二、建筑结构优化设计的内容
通常，结构设计的工作主要是根据建筑设计的要求，采用合理的设计理念和方法，来确定适当的结构形式，布置以及具体的构件设计尺寸。对常见的钢筋混凝土住宅结构体系进行优化时，可以从结构整体的布局以及具体构件两方面的因素来加以考虑。影响结构整体的布局的因素包括了建筑物的体型特征、柱网尺寸、层高以及抗侧力构件的位置等。具体构件因素主要包括结构的布置、构件的截面，混凝土和钢筋强度等级及配筋构造等。综合考虑两方方面的因素影响是必须的，为了实现这一目标，对工程师提出了更高的要求，即需要结构工程师对结构和构件受力特征有充分的把握，能根据构件设计的合理经验和规范的深刻理解，采用合理优化方法进行有效设计。三、建筑结构优化设计的基本要求
3.1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。对功能性的满足也不再局限于传统的实用性功能，而是增添了舒适性、美观性、协调性等多种新元素，满足人类对基础物质生存环境的更高要求。
3.2安全性
建筑作为人类生存的基础生存环境，与人类的生产、生活紧密相关，安全性成为建筑结构优化设计的必然考虑因素。一味追求建筑结构的优化设计，忽略决策阶段、设计阶段、建设阶段的安全性，其作为建筑不但没有任何实际意义，反而会给人类正常生产和生活带来致命的危害。因此，安全性是结构优化设计中的必然考虑因素。
3.3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。
3.4环保性
建筑结构设计的环保性是继经济性之后的一大更高要求，建筑结构优化设计过程通过材料选用品种的环保、整体布局的环保来体现可持续的发展理念。在建筑资源的材料选用方面，在保证建筑本体功能性、安全性的基础上，最大可能的选择节能环保型材料，同时，在结构优化的整体布局中，不仅强调建筑主体内部结构的统一与环保，也包括建筑建设过程中废旧材料的处理与应用，更不能忽略建筑未来使用过程中对环境产生的重要影响。另外，材料选用的环保、整体布局的环保也是结构优化设计过程中安全性的体现。
四、建筑结构优化设计措施
4.1选择合理的结构方案结构设计方案的优劣决定了结构设计的成败。对于同一个建筑设计方案，结构设计方案往往不是唯一的。不同的结构方案会使工程造价和工程质量产生很大的差别，所以选择合理的结构方案便显得尤为重要。在结构方案的选择上，应遵循以下的一些基本原则：要用整体的概念在特定的建筑空间中来完成结构总体方案的构思，处理好构件与结构、结构与结构的关系，充分利用和发挥整体结构和构件的最佳受力状态，使结构具备足够的承载力，刚度和良好的延性，尽可能使结构的受力与传力途径简单、直接、明确，保持整个结构安全可靠度的协调一致性，使结构平面布置的抗侧力刚度中心与建筑物的外力作用中心或质量重心尽量接近或重合，以避免或减小外力作用下结构的扭转效应，因为抵抗结构的扭转所需增加的材料用量是很大的，可以说结构平面布置的不规则既不经济又不安全，积极主动的参与建筑设计的方案阶段，加强与建筑师的沟通与协调。
4.2进行正确的结构计算
一体化计算机结构设计程序的不断完善和全面应用，使结构工程师从繁重复杂的结构计算中解脱出来。工程师可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算，经过多次计算比较和调整，使结构设计更加合理和经济。在利用计算机结构设计程序进行结构计算时，要注意以下问题：不能盲目的依赖计算机-对于输入的几何图形，构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误，对计算参数的选取要正确合理，注意实际结构与计算模型的差异。
4.3柱网选择
柱网的选择对于结构设计是一个重要的内容，其选择是否恰当，对造价有显著的影响。
众所周知，结构可以划分为竖向承重结构体系(墙、柱基础)和水平承重结构体系(板、梁)两部分，这两个并存的结构体系存在以下基本的矛盾，即：竖向结构体系愈省(例如柱网加大，柱子数量减少)则水平结构体系愈贵，因为这时梁的跨度将加大，梁的截面尺寸要增加。反之竖向结构体系的用量增加(例如减小柱网，增加柱子的数量)则水平结构体系因跨度的减小而愈省。因而客观上存在一个最合理柱距，使得竖向结构体系与水平结构体系的总造价最低，在满足生产工艺和建筑功能的前提下，柱网设计应力求做到上述这一点。
4.4基础的优化设计
根据笔者的调查分析，目前结构的优化设计的很重要的一个方面是基础的优化设计。
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不很大时，宜选择浅基础，当地基的持力层很深时，宜选择桩基础。当地基的持力层介入二者之间时，即不很浅也不很深时，则选择浅基础还是桩基础时则要进行分析比较，分别作出初步设计，分别作出概、预算以后才能确定哪一种基础型式最为经济。
对于单桩承载能力要求较大的结构，特别是框架结构的桩基础，则选择一桩一桩的人工挖孔桩往往是最经济的。人工挖孔桩的特点是承载能力大，特别是质量可靠，此外人工挖孔桩因为是一桩一桩，可以节省承台的费用。
结束语
通过建筑结构的优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键手段。但是，也不能片面强调节约投资成本,而降低技术和建筑质量标准,同时反对重技术、轻经济,设计成本高、材料浪费的现象。建筑结构优化设计的首要目标是充分发挥建筑的本体功能,实现建筑物适用、安全、美观、经济、环保的次生目标。为了实现这一目标，未来的建筑结构设计者将遵循功能性、安全性、经济性、环保性四位一体的设计思路，真正实现未来建筑结构的优化升级，为人类提供一个更好的物质生存与发展环境。
参考文献
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