建筑结构设计优化要点及应用简析

鹿道凡

摘要：随着棚改红利逐渐消失以及“房住不炒”的相关调控政策持续发力，房子的投资属性正在褪去，市场也在逐步回归理性，“日光盘”和“抢房子”的火爆场面已较难再现，房产暴力时代无疑将走向终结。当前融资环境持续紧缩，购房者观望情绪加重，房产企业融资成本持续提高，销售和资金压力持续增大，此时成本控制就显得尤为重要。对于一般的房地产项目来说，建筑结构成本约占到建安成本的40～60%，在项目体量较大时，不同的设计理念或设计方案可能会造成几百万甚至几千万的成本差异，因此对建筑结构设计优化及成本控制意义十分重大。本文重点分析建筑结构优化方法、技巧和要点，以及对其在房屋结构设计中的应用提出相关合理化建议，以供建筑结构设计工作者参考。

关键词：建筑结构设计;优化要点;应用

当今房产市场环境十分严峻，“高周转、降成本、提质量”作为房产企业生存和发展的三大法宝，早已成为行业共识。虽然我国设计行业近年来发展迅猛，但也还是存在诸如低价竞标、挂靠设计、管理缺失等一些乱象，以及部分设计人员素质不高，成本意识薄弱等问题。加之设计周期不断压缩、方案改动过于频繁、设计人员疲于应付，最终导致了设计方案考虑不足、施工图纸质量不高，“错漏碰缺”“肥梁胖柱”时有发生，不仅造成了材料和资金浪费也带来了一些安全隐患。

一、建筑结构设计优化的原则

（一）确保结构安全可靠。一座建筑的使用寿命少则几年多则几十年，是人们工作和生活的重要场所，结构的安全可靠与人们的生命财产安全息息相关，因此应将建筑结构的安全性和可靠性作为结构设计优化追求的第一目标。

（二） 满足建筑功能需求。美丽的建筑是一种凝固的艺术，是城市的靓丽风景和重要名片，同时建筑的功能也应能满足城市发展的需要，结构作为建筑艺术的载体，应从最大限度上的满足建筑外观和功能需求。

（三） 合理降低工程造价。对于一般的房地产项目来说，建筑结构成本约占到建安成本的40～60%，在项目体量较大时，不同的设计理念或设计方案可能会造成几百万甚至几千万的成本差异，因此通过结构设计优化来控制项目建造成本从而提高项目利润受到越来越多房产企业的重视，具有十分重大的意义。

（四） 因地制宜方便施工。结构设计优化应结合项目情况、周边环境、地质条件、当地材料供应情况、施工水平及施工工艺等诸多元素进行综合分析考量，不单要从设计本身出发找到和弥补原有设计方案存在的缺陷和不足，同时也要保证当地的施工队伍能够很好的将图纸表达的内容呈现出来。

二、建筑结构设计优化要点

結构设计优化，通俗的讲就是要在一定的限制条件内，确保结构安全的前提下，做到物尽其用、节省材料、避免浪费。如何做好设计优化，无外乎从以下几个方面入手：

（一） 设计条件优化。结构设计优化的第一步应对设计条件进行梳理，其中包括：搜集当地规范标准，了解项目场地情况、当地材料供应情况、施工水平、常用工艺，分析建筑方案的合理性，审核地勘报告的可靠性等。

（二）设计方案优化。即根据设计条件选择合理的结构形式、结构体系、结构材料来实现设计目标。由于结构方案与建筑方案存在相互制约相互影响。

（三）计算分析优化。计算分析是结构设计优化的根基，其结果对设计方案的选择具有至关重要的影响，如何确保计算分析的可靠性及合理性，首先应通过概念设计建立合理的计算模型，结合当地项目经验确定正确的计算参数，再根据模型特点和参数特性选择适用的计算分析方法进行准确的计算分析，为设计方案的选择提供有力的支撑。

（四）设计图纸优化。设计图纸是项目施工的依据，是优化成果的最终呈现，“强柱弱梁”“强剪弱弯”“强节点弱构件”等优秀的设计理念均应在图纸中得到很好的落实，同时应努力提高图纸质量，减少因“错漏碰缺”导致的设计变更和工程拆改，确保成本控制目标得以实现。

三、建筑结构设计优化要点的应用

（一）关于地勘报告。地勘报告是结构设计的重要依据，一份地勘报告中各种信息及数据繁多，在阅读地勘报告时要重点审核其中对工程建设成本有较大影响的关键信息。

（二） 关于基础。“九尺之台起于累土”基础设计是确保结构安全的重中之重，同时基础工程在建设成本中也占有较大的比例，因此对基础的设计优化十分必要。为确保基础方案的安全合理、经济适用，可从以下几个方面着手：1）在总平布置时尽量避让软弱土、溶洞、地下洞室等不利地段，以便减少地基处理成本;2）根据项目地质情况进行多方案比选，综合设计、成本、施工因素确定合理的基础形式，一般优先级为：天然基础→地基处理→桩基础;3）辅以平板载荷试验、破坏性试桩等手段去挖掘基础内在潜力;4）尽量减少基础埋深，以便减少土方、支护、抗浮等方面的成本投入。

（三） 关于地下室。由于地下室成本在项目总成本中占有很大比重，同时由于地下室的设计条件离散性较大，影响地下室成本的因素也比较多（例如：层高、埋深、覆土厚度、荷载条件、地下水位、周边环境等），不利于制定统一的设计标准，因此一直以来地下室的设计都是优化关注的重点。如何对地下室成本进行有效的控制，可考虑从以下几个方面出发：1）优化车位布置，控制单车位面积，减少无效面积来控制地下室总面积;2）优化地下室外墙边线，减少转折使地下室外墙尽量平直;3）对柱网尺寸和楼盖形式进行多方案比选，确保方案的合理性和经济性;4）利用管线综合和BIM验证等手段，减少地下室层高;5）利用新技术新工艺减少成本，例如泄水加压抗浮技术等。

（四） 关于上部结构。 由于上部结构设计受建筑方案制约较大，往往建筑方案一确定结构方案也基本定型，因此结构设计优化要在建筑方案设计阶段就开始介入，协助建筑师一起对建筑方案进行优化，从源头把控整体成本。方案的优化可从以下几个方面切入：1）控制建筑高度，尽量避免高度超限;2）控制高宽比，降低抗倾覆成本;3）优化平面布置，减少结构扭转;4）优化竖向布置，减少转换比例;5）控制梁高和设备管道空间，降低层高需求;6）选择合理的计算参数（如场地类别、地面粗糙度、周期折减、刚度折减、荷载取值），控制各项指标均在合理范围内。

四、结束语

总而言之，结构设计优化不是简单的“抽钢筋”“缩截面”“卡规范”，而是充分利用扎实的理论知识、丰富的项目设计经验、先进的设计理念、科学的设计方法，从建设项目实际情况出发，通过多方案比选分析，在可行域内寻找最优方案，努力寻求建筑与结构之间，以及安全、适用、美观、经济之间的平衡点，在确保结构安全度和合理性的同时节约资源、减少浪费、控制成本，创造较大的经济效益，为全面建立资源节约型社会，推动经济可持续发展保驾护航。

（作者单位：武汉美好锦程置业有限公司）