摘要：本文通過對建筑結構設計中，從結構方案的選擇、結構計算、材料選用、規范使用到設計者創精品意識的培養，對結構優化設計進行了系統的論述，闡明了建筑結構優化的意義。
　　關鍵詞：結構優化；建筑設計；保證安全；工程造價
　　1引言
　　在工程建設過程中，建筑功能的實現與工程投資的控制是工程建設的兩大目標。而進行工程投資控制的關鍵在項目決策和設計階段，在項目做出投資決策后，其關鍵就在于設計階段。在建筑工程的設計階段，當滿足建筑的諸多功能后，工程造價的控制是每個投資者最為關注的主要內容，也自然成為投資者評價設計質量優劣、衡量設計水平、選擇設計單位的重要標準。為了在日益激烈的設計市場競爭中求得生存與發展，為業主提供優質的設計產品，提高設計產品的經濟性，已成為每一個設計單位努力追求的目標。由于在建筑產品中結構造價所占的比重很大，通過對建筑結構的優化設計，不僅能夠提高建筑物的安全度，而且能夠有效的降低工程造價，從而實現投資效益的最大化。在建筑結構設計中，當建筑方案產生后，結構從選型和布置開始就存在優化與否的問題，再加上后續每一道工序的精心設計、準確計算、合理選用等全過程的優化設計才能產生優化的結構。下面就結構設計優化的一些途徑，談一下本人的一點看法。
　　2選擇合理的結構方案
　　結構設計方案的優劣決定了結構設計的成敗。對于同一個建筑設計方案，結構設計方案往往不是唯一的。不同的結構方案會使工程造價和工程質量產生很大的差別，所以選擇合理的結構方案便顯得尤為重要。在結構方案的選擇上，應遵循以下的一些基本原則：
　　（1）要用整體的概念在特定的建筑空間中來完成結構總體方案的構思，處理好構件與結構、結構與結構的關系，充分利用和發揮整體結構和構件的最佳受力狀態，使結構具備足夠的承載力、剛度和良好的延性；
　　（2）盡可能使結構的受力與傳力途徑簡單、直接、明確。傳力途徑復雜會出現多次轉換的結構構件，這樣會導致造價的提高，也容易出現計算錯誤產生安全問題。采用最簡單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳遞的結構構件，減少結構的安全風險，使結構受力更加明確，其造價也相對經濟；
　　（3）保持整個結構安全可靠度的協調一致性應通盤考慮整體結構的每一個構件，使結構構件能夠協調一致發揮其最大效能，確保達到規范規定的設計目標水準，實現結構既經濟又安全的目標；
　　（4）使結構平面布置的抗側力剛度中心與建筑物的外力作用中心或質量重心盡量接近或重合，以避免或減小外力作用下結構的扭轉效應，因為抵抗結構的扭轉所需增加的材料用量是很大的，可以說結構平面布置的不規則既不經濟又不安全；
　　（5）積極主動的參與建筑設計的方案階段，加強與建筑師的溝通與協調。一個設計精品是建筑師和結構工程師創造性合作的共同成果，在滿足建筑物的功能和建筑師創意的前提下，結構工程師有責任對建筑方案提出建設性的意見，與建筑師一起構思最佳的結構體系。
　　結構工程師只有加強結構概念的培養，才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能。并綜合運用其掌握的結構概念，通過反復試算、反饋和優化，選擇效果最好、造價最低的結構方案。
　　3進行正確的結構計算
　　一體化計算機結構設計程序的不斷完善和全面應用，使工程師從繁重復雜的結構計算中解脫出來。工程師可以在概念、經驗和估算的基礎上借助計算機進行可靠的分析計算，經過多次計算比較和調整，使結構設計更加合理和經濟。在利用計算機結構設計程序進行結構計算時，要注意以下問題：
　　（1）不能盲目的依賴計算機。因計算軟件的缺陷和設計人員不加分析的盲從而導致設計錯誤的現象時有發生，所以對用于結構設計的計算程序的基本理論假定、應用范圍和限制條件以及程序與規范的結合一定要搞清楚；
　　（2）對于輸入的幾何圖形、構件尺寸、荷載數據等應認真核對、力求準確無誤。避免因數據輸入錯誤造成計算分析結果的錯誤或較大的誤差。
　　（3）對計算參數的選取要正確合理。選取不同的計算參數會得出完全不同的計算結果，要根據實際結構的具體情況和計算程序的功能要求合理選取。比如，高層建筑結構的計算自振周期折減系數的取值，要根據不同的結構形式以及填充墻的材料和數量，選取恰當的數值對計算周期進行折減，若折減系數選取偏大，會使計算地震力小于實際的地震力，造成結構分析偏于不安全，反之則不經濟；
　　（4）注意實際結構與計算模型的差異。所有的計算理論和設計程序都是建立在一些假定和理想的計算模型之上的，而實際結構的受力狀態又是千差萬別的，一味地依賴電腦或計算手冊的計算結果進行結構設計會給結構留下較多的隱患，所以任何構件的計算都應根據實際情況確定結構的約束關系，并利用結構概念、工程經驗對計算結果進行分析，判斷其是否合理，以確保最終結構設計的正確。
　　4提高材料的利用率
　　結構設計的目的便是花盡可能少的錢，做最安全、適用的建筑，這就要求結構設計時對材料的選用要合理，利用要充分。要根據結構構件的不同受力特點、工作環境和材料的力學性能特點，選用合適的建筑材料。在鋼筋混凝土結構中，以受壓為主的柱子，就要充分發揮鋼筋混凝土材料中混凝土抗壓性能好的特點，盡可能采用高標號混凝土，不但可以減小構件截面，增加使用空間，還能減輕結構自重。梁板以受彎為主，可采用高強度鋼筋，以減少鋼筋用量，同時要注意鋼筋混凝土結構中鋼筋與混凝土強度的匹配，最大限度地發揮出材料的性能。對于高層建筑的結構轉換層和受力復雜的結點部位以及大跨度結構，可采用型鋼混凝土和預應力混凝土或鋼結構等，以達到適用、安全、經濟的目的。實際工程中，因材料選擇不當造成浪費的情況很多。比如，經常出現的鋼筋混凝土現澆板中混凝土標號過高的現象，不僅高標號的混凝土不能充分發揮其強度作用，而且為抵抗高強混凝土較大的收縮變形和滿足最小配筋率要求，板中鋼筋的配筋量也隨之增加，從而導致工程造價的提高。
　　5正確理解運用《規范》
　　《規范》是我們在設計中必須遵循的“最低”標準，是國家的技術經濟政策、科技水平和工程實踐經驗的總結。全面理解規范條文的概念、定義、前提條件和適用范圍，是正確運用《規范》的前提和基礎。作為一個結構工程師，一方面必須熟悉、理解和吃透規范條文的真實含義，另一方面必須客觀理性地正確對待規范。對“規范”中的“強制性條文”要不折不扣的執行，而對《規范》中的“非強制性條文”工程師可以運用自己的理論知識、結構概念和實踐經驗，在《規范》條文思想的指導下，針對具體的設計對象、環境和使用條件，以工程的安全性和經濟性為目標，創造性地靈活選用規范中的數據。盲目照搬硬套不但會限制創新成果、影響設計創作，阻礙工程技術的進步，也會造成不必要的浪費。因為即使規范再詳細，也不可能包羅實際工程中遇到的所有技術問題。對《規范》中的構造措施要給予足夠的重視。在實際工程中，一些設計人員過分依賴結構計算分析結果，不同程度地存在忽視結構構造措施的問題。以抗震設計為例，我們都知道，地震是一種很復雜的自然現象，我們對地震發生時建筑物的破壞機理還不十分清楚，對地震的破壞現象也只是停留在感性認識階段，建筑物抗震計算的原理也只是一種近似方法。建筑抗震設計是建立在對震害分析和總結的基礎上，通過概念設計、結構計算和構造措施三部分來實現的。所以，我們在進行建筑抗震設計時，不但要遵循《規范》提出的抗震設計原則和抗震計算方法，同時還要重視抗震構造措施。

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