摘要：建筑结构的设计对建筑设计合理性、施工及使用成本有着直接影响。随着经济的快速发展，日益复杂的建筑结构形式给建筑结构设计师带来了的挑战，同时也带来了不少的设计盲区。作为建筑结构设计的重要组成部分，建筑结构优化设计可以从安全、经济、合理的角度出发进行相应的结构优化，从而达到资源的合理利用。
关键词：建筑结构设计；优化思路
一、结构设计优化的重要性
随着经济的不断增长，大城市用地面积的日渐紧张，原有的多层砖混预制板结构日渐被高层框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构所替代；与此同时，人民的生活水平日益提高，对与商场、工业厂房、展览馆、机场有大尺寸空间需求，大跨度的预应力混凝土结构、钢结构也孕育而生。这些新型的建筑形式在满足了建筑师天马行空的想象与创作的同时，也给结构工程师带来了巨大的挑战。幸运的是在积累了大量的实验和实践，同时向西方发达国家积极地展开学习与交流，并通过大量的实验，我们形成了一套适用于自己的设计规范体系，指导着无数结构工程师在自己的岗位上做出优秀的设计。但是尽管如此，依旧有不少的设计师由于市场造价把控的不到位、工程实践经验的不足、对于设计规范的理解不透彻、甚至对于力学概念的模糊设计出了不少工程造价高昂、结构体系不合理、甚至有安全隐患的建筑。这些设计与时代的发展背道而驰。因此结构设计优化便在这样的背景下逐渐成为了贯穿整个设计周期的重要参与者。结构设计优化能为建筑开发商有效地控制建设成本，优化不合理、不安全的设计。同时按照现代建筑要求将目前先进的结构设计理念融入该建筑结构设计中，通过合理的优化实现建筑的现有经济利益（既建筑设计、施工周期内成本）以及未来经济效益（建筑合理使用年限内的使用成本），实现建筑设计的合理化、科学化，促进建筑行业经济、合理、和谐地发展。
二、设计优化原则
建筑结构优化设计的依据现行的国家设计、施工验收规范。规范条文是设计的安全底线，然而不少建筑结构优化设计在近几年受到不合理的优化设计合同（设计成本与优化后的施工成本差额成正比例关系）的影響，不停地追求挑战、接近国家设计规范的底线，忽略了设计规范条文背后含义。也正是因为这样不合理的优化设计合同，也有不满足或者与设计规范相悖的设计内容（不利于减少工程施工成本）未能被有效地指正。设计规范制定的原则是为了确保房屋安全底线，只有深入了解设计规范条文制定的原则和依据，建筑结构优化设计才能更加的合理。
三、建筑结构设计的优化思路
（一）从建筑、水、暖通、电等其他设计规范角度出发进行优化
建筑结构优化设计应参与到整个设计周期中。不少的结构设计师由于对建筑、水、暖通、电等其他设计规范及设计内容理解的不透彻，无法有效地发现建筑设计中的不合理内容。例如建筑屋面的找坡方式、地下室顶板顶部的覆土与植被（影响结构的荷载大小），有效利用覆土荷载对地下室整体抗浮的有利作用；地下室有效合理的净空需要扣除暖通管道、喷淋管的安装高度（影响整个场地的开挖量）；住宅水、电管线预埋的密集区域宜增强楼板的有效厚度；室外管网的排布对基础埋置深度的影响。这些都需要结构优化设计及时地在设计的方案阶段及时地参与其中。
（二）从建筑结构设计规范角度出发进行优化
1.合理地选择建筑结构体形。了解建筑的功能需求，根据建筑的高度以及体形，所在地区的抗震设防烈度，风荷载，地质条件等情况，合理选择结构类型。不合理的层高设置往往会使结构容易形成薄弱层，与此同时我们尚应尽可能规避掉平面不规则、立面不规则的建筑方案，这其中可以通过有效的结构手段（例如通过结构设缝将主体单元划分成规则的单元，合理设置结构拉结楼板规避结构平面凹凸不规则），当然引导建筑设计师与业主选择合理建筑方案也是规范设置的目的所在。
2.合理地设置竖向受力构件与水平受力构件。水平受力构件（楼板、梁）通过结构导荷将建筑使用荷载导向竖向受力构件（剪力墙、柱、砖墙、斜撑等），再传递到基础地基当中。竖向受力构件（剪力墙、柱、砖墙、斜撑等）在与水平受力构件（楼板、梁）协同作用下承担着水平地震荷载（风荷载）。应控制框架柱、剪力墙截面的尺寸与设置间距（在布置柱网的同时应考虑建筑合理车位等其他经济需求）。框架结构中往往还应特别注意楼梯（斜撑）设置的影响，对于对称对结构有帮助的楼梯予以保留，对于结构刚度贡献不利的可以通过滑动支座释放其刚度。布置的结构方案尽可能使得结构几何形形心与刚度重合，结构两个方向的刚度均匀对称分布。带有剪力墙的结构类型中由于剪力墙对结构整体刚度影响较大，在应对地震偶然偏心作用的时候，往往有效地将剪力墙沿偏心作用点外分散设置（而不是一味底加强）更为有效。以上设置建立墙的原则同样适用于砖混结构。而对于水平构件中的梁，宜适当地削弱梁构件的刚度，同时在部分对裂缝不敏感的区域的楼板采用弹塑形设计。通过这样的结构设计思路可以有效地实现规范所提倡的强柱弱梁、强剪弱弯的设计理念；在整体提高结构抵抗水平承载力的同时，也节约了结构的成本。
（三）优化方案的比较
结构设计优化在有了规范的支持和结构受力的思路后。其核心是要进行结构材料用量分析，计算正确时，根据不同的计算数据，提出不同的优化方案。大到结构形式的选择，如混凝土框架结构与钢结构的优化比对。次到楼板体系的选择，如井字梁梁板体系与单向板体系、厚板体系等。再次到构件类型的选择，如钻孔灌注桩与高强预应力管桩。最小到材料的优化，如高强钢筋与低强钢筋的合理搭配，高标号混凝土的合理应用。有了这样的思路，我们就可以通过不同的优化方案计算出不同结构的工程材料成本。与此同时，同样不能忽略施工成本的部分，精准地计算出施工的工期、施工相应的设备与技术人员开销。结合着两个方面进行不同的优化方案的比较，选出最经济合理的优化方案，从而达到结构设计优化的目的。
参考文献：
[1]靳华兴，陈玉莲.房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].工程技术（文摘版），2016（8）：303.