建筑结构设计成本优化分析

建筑结构设计成本优化分析

本文旨在对建筑结构设计成本进行优化及分析。核心的研究内容是建筑成本管理方面，同时穿插着对建筑结构设计的工作方法的详细介绍，最后重点研究了有关建筑结构设计成本优化的问题。首先从提升建筑结构设计的合理性出发，其次对建筑结构设计中可使用的相关成本优化方法进行了探讨，希望得出的结果可以为其他相似的建筑工程的设计成本优化提供帮助。

标签：建筑结构；设计；优化分析

我们发现在建筑设计阶段中的成本管理长期以来被大多数人所忽视，导致大量建筑设计的浪费。如何能够对建筑成本的设计参数进行全方面的科学分析，结果是得到合理、科学、准确的设计成本，提升设计成本管理可操作性，这些慢慢成为了相关研究人员的重点研究方向[1]。本文结合有关人员的建设经验，对这个问题进行了深入研究，希望可以为其它相似工程的成本优化提供绵薄的帮助。

1 、建筑结构设计

建筑结构设计是设计人员对于即将施工的建筑的进行的自我表达。在当下，我国的经济飞速发展的同时也带动了建筑业的快速发展。人们已经不满足于基础的安全适用，美也成为大家的基本追求。但是人们常常只注重建筑形式上的美学表达，而忽略了建筑结构设计的重要[1]。在通过繁杂的数据统计以及实践例子的证明，在前期策划、设计阶段就开始对成本进行控制会对整个项目投资的比例起到控制作用，而这里面建筑结构成本则占据着整体建筑安装成本的三分之一或更多，由此可知控制建筑结构成本在整个项目投资中有着不可替代的作用，是实现成本优化的关键。

2、建筑结构设计成本的优化算法

2.1设计阶段的成本优化

有限元法是一种强大的分析手段，而运筹学和计算机技术，使有限元法成为了一种有效而精准的工具，并且为有限元法提供了运算平台。优化设计最主要的是在不改变使用性能的条件下获得最低的成本，但是不能忽视建筑结构、设备等多方面的影响。如果把并行式设计为集成化和串行式，就可以在保证建筑使用需求的同时达到优化目的成本的想法。

2.2结构设计成本优化

进行设计时，首先要选择设计变量，从结构形状的相关参数到使用材料等各方面，能够选取的因素越多代表优化效果越好，但同时面临着设计变量與工作量同比增多的问题，在设计过程中要把预定量设定为优化效果不明显的参数，对于设计量要根据客观情况制定一定的范围。

2.3根据所选择的变量建立目标函数

在表示追求的指标的表达式或由设计变量决定的无法用解析式表示的某些指标时要以设计变量为基础，而目标函数是评定结构方案的一种合理性的指标。

3、建筑结构成本优化措施

3.1 建筑设计阶段的成本优化

建筑结构是一个建筑的主体，设备安装、土石方、地基处理等都属于建筑成本一类，建筑总成本的一半或者更多都是建筑结构成本，因此确保建筑结构的科学性是控制建筑成本的主要步骤之一，面对建筑结构的成本控制手段，有施工阶段的重点还有设计阶段的控制，要为整个建设过程节约或控制成本，就要采取有效的措施去优化建筑成本是必不可少要考虑的[2]。

3.1.1 建筑设计阶段的成本优化

限额设计已经成为了建筑设计阶段经常考虑的成本管理方法，其主要是通过对目标成本的分解和工程量的控制来实现自己的目的，专家会按照与正在施工的工程相似的建设成本比例把成本估算依照此比例分配到建筑施工的各个项目里，但不得不承认影响建筑工程成本的因素很多，如果只采用经验分析的方法可能会造成每个人都意料不到的差异性，不能做到最优的成本分配。对于一个建筑来说进行结构设计的主要目标是实现建筑物的建筑功能，与此同时要确保建筑结构本身拥有一定的负荷能力和安全性、适用性和耐久性，这些目标的实现需要通过科学的设计成本来提高建筑结构的工程性能的途径。

3.1.2 建筑结构的规划设计的成本优化

建筑结构的规划设计的成本优化要遵守安全、经济、美观的原则，还要以合理的结构规划为基础给施工提供相关便利，保证各项工程能够做到相互配合默契，使整体设计水平稳步提高。在结构设计上要注重联系建筑设计的整体特征，以免发生各元素之间的矛盾。安全性和经济性是进行建筑设计的重点，设计规划是建筑结构设计的基础，只有重视起设计规划才能为后续的施工创造优势，以下是成本管理主要内容：

（1）确保建筑结构设计的合理性

建筑结构方案是施工过程中必不可少的参考资料，比如说相同的建筑如果采用不同方案就会产生不一样的效果，设计者在进行方案设计时要保证方案的合理。首先结构方案要可以处理好结构与各构件之间的关系，保证建筑的受力可以保持最佳状态，其次要保证建筑的承载力和刚度。要想提高建筑结构抗风险能力的同时降低工程整体造价，就要在设计方案中注意简化建筑的受力途径[3]。设计者想要保证设计达到最佳标准就要制定出能够保证结构件的协调的方案，设计

过程中建筑师和设计师要进行深入的沟通，创造出独一无二的结构设计，既可以保证各项基础功能，又能构建完美的结构设计体系。

（2）保证建筑结构设计的准确性

众所周知，建筑工程是以安全性和舒适性为建设目标的一项复杂系统工程，设计者要在设计时把自己的经验充分融入到方案中，同时利用自己计算机技术减小计算和设计误差。要注意计算参数的准确性，运用计算机程序进行计算时不忘与建筑工程实际情况相结合，但不能把所有任务都依赖于电脑，设计者要根据建筑设计结构的概念加上自身的工作经验去判断方案的合理性。

3.2 建筑施工建设过程中的成本管理

（1）选择建筑结构材料

建筑结构的最基本的是要有足够的承载能力，承载力的来源是优质的建筑材料与合理的施工方案相结合，在选择建筑材料要遵守默认的原则，即材料在使用后可以提高建筑物的整体刚性、强度等参数，设计者进行方案设计时要结合实际确定选择钢筋混凝土或预应力混凝土，知道哪种材料可以保证安全性和经济性。而混凝土变形和配筋率也需要进行合理设定用以降低工程的成本。

（2）建筑基础形式的合理化

总成本的30%是建筑工程的建设成本，所以合理的基础结构设计对总成本优化有显著的作用。设计者进行建筑基础结构设计时，如果天然地基承载力强，而高层建筑又使用剪力墙的形式时，小筏板和墙下条基就成为了合理的减小工程量的基础形式。

4 、结束语

建筑结构设计成本优化分析包括提升设计方案准确性、建筑材料的选择的多样性、建筑整体的协调性等，建筑结构设计成本优化在于方案的调整，经过对设计方案的调整与改进，做到能最大限度的发挥出各项建筑材料的功能，在保证了建筑基本功能的同时提升整体经济性，才能真正实现成本优化和节约社会资源的目的。

参考文献：

[1]任永亮.建筑结构设计成本优化分析[J].门窗，2017（10）：141.

[2]黄逢萍.建筑结构设计成本优化分析[J].中华民居（下旬刊），2014（08）：93-94.

[3]张红标. 建筑结构设计成本优化研究[D].浙江大学，2012.