建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在房地產(chǎn)開發(fā)中的重要作用

【摘 要】建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要保證安全可靠、經(jīng)濟合理，由于實際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計就是研究建筑工程設(shè)計中的各種不確定性問題，取得安全可靠與經(jīng)濟合理之間的平衡。而結(jié)構(gòu)選型、圖紙審核、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和成本控制直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最終結(jié)果，也成為處理建筑安全可靠與經(jīng)濟合理之間矛盾的主要環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)選型；圖紙審核；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；成本控制

1.引言

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要保證安全可靠、經(jīng)濟合理，由于實際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計就是研究建筑工程設(shè)計中的各種不確定性問題，取得安全可靠與經(jīng)濟合理之間的均衡。結(jié)構(gòu)設(shè)計就是要處理這種安全可靠與經(jīng)濟合理的矛盾。

2.結(jié)構(gòu)選型

建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型，并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架。建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證房屋安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的形式是為了滿足建筑功能要求，為創(chuàng)造建筑的美而服務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計是兩個既相互獨立又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。

建筑結(jié)構(gòu)是解決堅固問題，處于服務(wù)地位，由結(jié)構(gòu)工程師完成；建筑設(shè)計是解決功能、適用和美觀的問題，處于先行與主導(dǎo)地位，由建筑工程師完成。建筑設(shè)計必須和建筑結(jié)構(gòu)有機結(jié)合起來，只有真正符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實的表現(xiàn)力和實際的可行性，富有建筑的個性。

（1）框架結(jié)構(gòu)：框架結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)和圍護、分隔構(gòu)件完全分開，墻只起圍護和分隔作用；平面布置要靈活，能夠滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。采用的材料是型鋼和鋼筋混凝土，要有很好的抗壓和抗彎能力，由于梁、柱剛接，抗側(cè)移和抗振動能力強，因此，其抗震性、整體性和延通性較好，適用于多層和高度不超過60m的高層建筑?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的平面布置時，建筑平面形狀和立面體型宜簡單、規(guī)則，使各部分剛度均勻?qū)ΨQ。要控制結(jié)構(gòu)的高寬比，一般高寬比設(shè)為5～7，減少結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移。房屋的總長度宜控制在最大伸縮縫間距內(nèi)，減少溫度裂縫。框架梁宜拉通、對直，框架柱宜上下對中，梁柱軸線宜在同一豎向平面內(nèi)。盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)及層高，以減少構(gòu)件種類規(guī)格，簡化設(shè)計及施工。

（2）剪力墻結(jié)構(gòu)：剪力墻是建筑物的承重墻，同時也是圍護墻和分隔墻，因此，剪力墻的布置必須滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。有較強的承載能力，同時也具有很好的整體性和空間作用，因此，剪力墻作為抗側(cè)力構(gòu)件用于高層建筑。受剪力墻間距的限制，建筑物的平面開間布置不靈活，所以多用于旅館、公寓住宅等建筑較為適宜。剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土平板，可不設(shè)梁，這樣可節(jié)約層高。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計中的成本優(yōu)化分析

3.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的概念

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是指在滿足各種規(guī)范或某些特定要求的條件下，使建筑結(jié)構(gòu)的某種指標(biāo)（如重量、造價、剛度等）為最佳的設(shè)計方法。也就是要在所有可用方案和做法中，按某一目標(biāo)選出最優(yōu)的方法。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，事先根據(jù)經(jīng)驗通過判斷給出或假定一個設(shè)計方案和做法，用工程力學(xué)方法進行結(jié)構(gòu)分析，以檢驗是否滿足規(guī)范規(guī)定的承載力、剛度、穩(wěn)定、尺寸等方面的要求，如符和要求的即為可用方案，或者經(jīng)過對少數(shù)幾個方案和方法進行比較而得出可用方案。而結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是在很多個可用和做法中找出最優(yōu)的方案，及材料最省、造價最低、或某些指標(biāo)最佳的方案和做法。這樣的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計便由“分析與校核”發(fā)展為“綜合與優(yōu)選”。這對提高工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益和功能方面具有重大的實際意義?！熬C合與優(yōu)選”實質(zhì)上也就是建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。從理論上講，按結(jié)構(gòu)設(shè)計變量的層次分為：截面層次優(yōu)化設(shè)計；結(jié)構(gòu)幾何形狀的優(yōu)化設(shè)計；結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計（如給定一個桿系結(jié)構(gòu)的節(jié)點布置，要求確定哪些節(jié)點之間應(yīng)有桿件連接）；結(jié)構(gòu)類型優(yōu)化設(shè)計（如將一組荷載傳遞到支座，可以由梁、桁架和拱等不同類型結(jié)構(gòu)進行優(yōu)選）。隨著設(shè)計變量層次的升高，所得的優(yōu)化結(jié)構(gòu)的效果也隨之提高，但優(yōu)化設(shè)計的難度將增大，工作量將增多。

3.2較常見的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

（1）鋼筋規(guī)格的選取，例如箍筋選用三級鋼（強度較二級鋼提高1.2倍，較一級鋼提高1.7倍），能一定程度上節(jié)省鋼材的用量，如采購不到小直徑的三級鋼，樓板鋼筋建議用冷軋帶肋鋼筋，強度等級同三級鋼，也能節(jié)省鋼材用量。

（2）樓層歸并系數(shù)，常用樓層歸并系數(shù)為三層（住宅），歸并系數(shù)太大會引起鋼筋的浪費，因為隨著樓層的變化，每層配筋會出現(xiàn)變化。

（3）結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取，例如場地粗糙程度，規(guī)范上B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)[2]。如果場地類別選擇B類會比選擇C類鋼筋含量增加25%，對結(jié)果影響很直接，所以在選取參數(shù)的時候可以與設(shè)計院和審圖公司提前溝通。

4.建筑結(jié)構(gòu)成本控制的思路

建筑結(jié)構(gòu)成本控制需要從兩個方面入手，分別是投資方進行建筑結(jié)構(gòu)成本的控制和設(shè)計單位內(nèi)部控制建筑結(jié)構(gòu)成本，兩個方面相互促進，缺一不可。

投資方進行建筑結(jié)構(gòu)成本控制的主要管理思路

建筑設(shè)計項目管理的基本工作是保證項目的合理行、適用性和經(jīng)濟性，重點應(yīng)放在程序控制、設(shè)計優(yōu)化和投資控制上。建筑工程設(shè)計管理帶來的技術(shù)和經(jīng)濟意義主要是：使建筑功能更為合理或得到提升，使結(jié)構(gòu)安全度和抗震性能提高，減少和避免設(shè)計差錯，節(jié)約建設(shè)造價，縮短建設(shè)工期，推廣和利用新技術(shù)等。

5.結(jié)束語

總之，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該以提高項目投資效益為目標(biāo)，在建設(shè)工程中將技術(shù)和經(jīng)濟有機地結(jié)合起來，通過技術(shù)比較、經(jīng)濟分析和效果評價，正確處理技術(shù)先進和經(jīng)濟合理之間的對立統(tǒng)一關(guān)系，力求在技術(shù)先進前提下的經(jīng)濟合理，在經(jīng)濟合理基礎(chǔ)上的技術(shù)先進，將控制工程項目投資觀念滲透到工程設(shè)計的各個階段之中，貫徹于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程。