周禹冯婧（西部建筑抗震勘察设计研究院陕西西安710054）
摘要：本文主要分析了我国建筑设计市场的现状和发展方向的基础上，阐述了结构优化设计的重要意义，介绍了结构优化设计的基本概念和基本原理。详细介绍了结构优化设计的主要内容和高层优化的主要方法，为未来结构设计者进行结构优化提供参考。
关键词：结构优化；施工图优化；经济性；优化内容
1.引言
随着国家全面深化改革进入关键阶段，宏观经济继续面临下行压力，而建筑行业是中国宏观经济与社会民生的重要组成部分，也处在下行的周期中，如何及时的进行行业战略格局调整、通过制度创新，辅以适当的国家政策引导，确保建筑行业积极调整和健康发展是新形势下面临的一个重要课题。
新形势下建筑设计行业主体对企业发展模式的思考也相应的完成了从“外部推动”向“内外并举，以内为主”转变。许多集团式设计企业在做大规模的同时，更加关注发展质量与能力，不断从“粗放式”向“精细化”发展模式转变，企业经济效益不断提升。而另一方面许多工程勘察设计企业正在从工程建设设计向产业链前端投资和后端维护改造延伸，实现企业传统发展模式的转变。这种形式下建筑结构优化公司或部门将在未来的结构设计领域发挥重要作用。
2.结构优化设计必要性中国建筑设计行业年度发展研究报告(2010-2011)中指出目前建筑设计行业普遍存在以下几个问题:1、目前建筑设计行业的快速发展是一种外延扩张型的发展，是因我国固定资产投资规模扩大而得益，并不是行业整体生产力的提高。大部分企业重视经济效益甚于社会效益，使建筑设计行业科技创新与技术进步原动力不断减弱，新科技新技术的发展和应用范围受到局限。
2、建筑设计市场竞争激烈，秩序混乱，恶意压低设计费，随意压缩设计周期，业余设计、挂靠设计大量存在，专业化的建筑结构设计事务所没有良好的发展。而且结构设计人员的社会地位不高，劳动强度普遍较大，加班加点拼体力成为常态，使结构设计及施工图质量难以保证。
3、建筑设计人员素质的参差不齐，行业及设计单位内部缺少统一的技术措施或统一做法，很多设计人员还缺乏成本意识，部分设计人员过分依赖计算机及设计软件，校对审核也是走走过程，还存在设计过程中深度不够，反复出设计变更的现象，不仅造成了建设单位资金和社会资源的不必要浪费，也会影响工程工期和工程进度。
结构优化设计正是解决建筑设计市场存在的种种问题的利刃，也是符合新形势下建筑设计市场发展规律的，优化设计必然是一个融理念、科技和环保为一体的具有强大生命力的。
3.结构优化设计的基本原理和内容建筑结构优化设计是指在满足各种规范或某种特定要求的条件下，使建筑结构的某种指标（如重量、造价、刚度等）为最佳的设计方法也就是在所有可用方案和做法中，按某一目标选出最优的方法[1]。
安全、经济、适用、美观、方便施工是进行建筑结构优化设计的终极目标。在传统的结构设计过程中，结构设计方案一般是在建筑方案基本确定后依据工程设计经验提出，然后利用力学基本理论方法和相关结构设计软件进行计算，如果满足承载力和正常使用的要求，符合相关规范规定，即为最终结构方案。结构设计人员往往只注意到安全，而忽略了经济和便于施工。而结构优化设计则是从众多方案中，通过一定的数学方法，找到各个方案中在材料用量，结构安全度，工程造价，或者其他指标最优的方案，它能够通过对比分析确定各个方案的优缺点，达到综合指标的最优。换句话说，就是在设计和校对的基础上进行多个方案的对比和优选，由方案可行发展为方案最优，必然会在工程质量和经济效益两个方面双赢。
实际的工程设计中结构设计优化途径的核心内容包括三方面：1、在结构方案阶段要做到体系选型与结构布置要合理；2、在初步设计阶段要做到结构计算与内力分析要正确，对构件的几何尺寸进行优化；3、在施工图阶段要做到细部设计与构造措施要周密，方便施工。
前两点可以在项目设计过程中通过精细化和专业化的工作模式介入并与设计同步进行的设计优化。第三点即在施工图设计完成后进行的设计优化，通过对设计图纸进行专业化和精细化的复核并提出优化意见，对原设计图纸进行设计修改的优化方式。
随着优化设计阶段的选择，工作量有所降低，但优化效果也会降低，因此优化宜从概念设计到施工图全程优化。建筑结构的优化需要深厚的理论功底和成熟的概念设计思想，也需要先进的的技术水平和管理水平，通过不断的吸收新工艺，新方法，才能达到不断优化，安全、适用下的经济节约。
4.高层建筑结构的优化
1、结构体系的优化高层建筑设计中关键是如何建立结构的抗侧刚度，较好的控制水平荷载作用下结构的侧移，因此，结构体系的优选是结构工程师面临的首要任务。每一种结构形式的抗侧力结构体系不同都有其相应的适应性和抗震性能，需要通过对比分析确定经济且抗侧效率高的结构体系。
2、建筑物的层高在满足建筑使用功能的前提下层高应尽可能降低，对于结构而言基础设计荷载因高度的加大会显著增加;垂直构件的抹灰装饰量的增加。据综合测算，建筑层高每增加10cm，相应的会增加工程造价2-3%。
3、结构高宽比的影响控制高宽比的目的是为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移，而建筑随高宽比的增大，结构整体稳定性会越来越差，势必要设置刚度更大或者增加更多的抗侧力构件，进而影响了整个工程造价。
4、高强钢筋与高强混凝土的应用在混凝土强度相同的前提下，同一工程部位使用HRB400的用钢量要比HPB300要省很多，而且HRB400钢筋在施工方法上不需要像HPB300钢筋一样截断后做弯钩，省了一道程序，所以从用钢量到劳动力都有明显的降低。而高强混凝土在满足轴压比的条件下最大限度的减小了柱的截面，从使用到工程造价都能取得良好的效果。
5、楼盖的优化（主要用于地下车库）无梁楼盖相比普通楼盖有以下几个特点：施工支模简单，节省了主次梁的支模板、钢筋绑扎等工序，加快了整体施工进度。同时楼盖底面平整，楼层净高得以保证的同时，有利于通风，便于布置管线及设备安装，可减少相关设备专业的费用。因此顶板有较厚覆土、荷载较大时，选用无梁楼盖时经济性指标将优于有梁楼盖。
5.施工图阶段优化施工图设计阶段是工程造价控制的重要阶段，其主要控制方法有:1、合理地建立结构计算模型、准确分析计算结果，对造价控制比较重要的计算参数主要有:荷载的合理确定;周期折减系数;梁活荷载内力放大系数;剪重比调整;双向地震作用的选择。
2、优选剪力墙、框架柱、梁及楼板截面，做到既充分发挥材料受力特性，又具有较高的经济性。
3、精确优化构件的配筋，在满足承载能力和正常使用的条件下，正确运用规范最小配筋率要求，采用合理的配筋方式，如梁加架立筋等。对盲目放大配筋的情况予以纠正。
6.结论建筑设计行业不断从“粗放式”向“精细化”发展模式转变，设计市场存在的诸多问题也愈加突出，建筑结构优化的重要性逐渐凸显。而目前，结构优化设计应用不是很广泛，还需要大力开展有关设计思想及优化技术的普及工作。而实际操作中，结构优化的工作更多的是采用“分析与校核”基础上的“综合与优选”方法，但真正的建筑结构优化设计软件还不完善，还需要行业主管部门和龙头企业担负起社会责任，加大投入。结构优化设计的终极目标是实现建筑的功能性、安全性、经济性与环保性，为人类和自然资源的永续发展提供一个更好的物质生存与发展环境。
参考文献[1]徐传亮,光军.建筑结构设计优化及实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2012[2]石磊.钢筋混凝土住宅结构体系的优化设计及用钢量控制[D].合肥:合肥工业大学,2007[3]全国民用建筑工程设计技术措施(2009)(结构专业—结构体系)[M].北京:中国计划出版社,2009[4]秦兴.勇基于工程造价控制的钢筋砼建筑结构优化设计[D].广州:华南理工大学,2012