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摘要：随着经济的飞速发展和建筑行业的蓬勃向前，各类钢筋混凝土建筑拔地而起，面对只升不降的建筑成本，如何控制工程造价，实现经济的可持续是当下建筑领域面临的一大课题。本文从工程造价与结构优化设计的关系出发，阐述了通过优化结构设计，控制工程造价的有力措施。
关键词：钢筋砼建筑；结构优化设计；工程造价；策略
中图分类号：TU723文献标识码： A
前言
建筑物的结构好比人体的骨架，结构设计的好坏直接影响到建筑物建设的难易程度和使用的舒适、安全程度，由于整个建筑施工需要遵照结构设计进行，因此，设计人员通过科学合理地利用各项技术实现对建筑结构设计的优化，能够在很大程度上减少工程造价，实现技术手段与经济效益的有机结合，最大程度控制合理的建筑成本。
1.工程造价与结构设计
1.1工程造价与结构设计的含义
工程造价是包括投资设计、施工图预算、方案修正、工程竣工决算等在内的工程建设花费的全部费用。从工程决策、设计施工到最终工程验收，不同阶段的工程造价及影响关系存在差异，研究表明决策阶段对工程造价的影响居于首位，而设计阶段的影响程度可达到75%，其中，通过对建筑结构设计的优化，能够将工程造价降低10%到20%，因此，对于钢筋砼建筑来说，通过结构优化设计控制工程造价是十分必要的。
建筑结构设计是根据建筑的重要性，建筑所在区域的地震情况，建筑本身的规模和性质来确定建筑的结构形式，从而构筑受力构件和承重体系的一个过程，从阶段划分来说，它可以分为结构方案、结构计算、施工图设计三个阶段。从整个建筑施工过程来看，建筑结构设计在工程造价控制方面至关重要。
1.2工程造价与结构设计的关系
工程造价与结构设计的关系主要体现在以下几方面，就设计阶段的工程造价而言，它只占据整个工程极小的一部分，结构设计主要通过影响建筑施工决策来影响工程造价，设计过程中对于建筑结构方案的确定和施工材料的选择是决定性的，这就对决策阶段产生了巨大影响。同时，设计的质量好坏直接关乎建筑投资，由于设计质量问题导致的建筑事故在众类事故中占据将近四成的比例，不合理的建筑设计往往导致施工过程中返工甚至停工现象，对于投资方而言，需要投入更大的施工人力和物力，造成资源的浪费和工程造价的攀升。建筑在投入使用后，由于照明、取暖、供水等产生的能源消耗情况与建筑物结构设计的科学程度关系密切，合理的结构设计能够有效地节约资源，降低建筑使用费用。
2.钢筋砼建筑结构优化设计
钢筋混凝土建筑设计费用一般不超过总成本的1%，一旦投资方案确定之后，结构设计对工程造价的影响将达到70%以上。进行结构设计时，往往会由于设计人员业务能力和经济意识的差别，使结果很难达到科学合理的程度。开展不同形式的结构优化设计，提高钢筋砼建筑结构优化设计，是必要之举。
2.1抗震结构设计优化
抗震结构是现代钢筋混凝土建筑普遍考虑和实施的一种结构，尤其对于地震频发地区而言，抗震结构是有效地保证建筑物稳定性和使用安全性的重要举措。在当下经济社会，抗震结构的设计要体现经济性的原则，在抗震结构能够最大限度保护建筑的前提之下，合理选择设计方案，进行材料选取，贯彻经济节约的方针。因此，在抗震结构设计之前，掌握建筑所在地区地震情况显得尤为重要。具体方案确定时，需要根据地区至今发生的最大地震震级及地震数量，预测未来可能发生的地震情况，参考已发生地震引发的建筑坍塌事故数据，合理有效地配置建筑资源，优化抗震结构设计，控制工期成本。
2.2结构计算方法的优化
结构计算方法优化是钢筋混凝土建筑结构优化的关键，过去的设计中，没有专门的应用软件供设计师进行精确的计算，更多的是通过人为的估计，对结构体系和构件截面尺寸做必要的假设，然后通过计算分析与规范标准进行校验，这种人为地假设和经验主义估计有时并不准确，大大降低了结构设计的质量。为了改变这种被动的设计方法，首先需要通过确定经济合理的结构形式，柱网尺寸和剪力墙布置优化结构体系的选择；其次，在上述基础之上，考虑经济可行性，选取科学合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等级和配筋量。
优化后的结构设计建立在初始假设的基础上，通过多次分析和调整，针对不同构件布置方式和截面尺寸计算配筋量，进行经济性比较，最终确定最优设计。以悬臂梁为例，针对跨度较大的情况，可选择在跨中切断（角筋除外），达到节省钢筋方便施工的目的。
2.3选用高性价比的材料
钢筋的选取应以高强度、延展性、可焊性、机械连接性优异的钢筋为原则，这类钢筋性能优良，可以有效减小构件截面面积，降低钢材的使用量，从而减少工程成本，获得最为直接的经济效益。以HRB400、HRB500为代表的热轧带肋钢筋是目前市面上选用最多的类型，并逐步代替了传统的HRB335系列。当然，针对不同的建筑工程需求，还需要进行性能比对，选取最优的材料配比，例如从强度控制角度，当混凝土的强度大于C30时，HRB400系列的钢筋用钢量将比HPB235系列减少20%之多，当混凝土强度小于C30时，两者的用钢量相当，但HPB235的价格更为低廉，此时应选择后者。
近年来，随着建筑领域的繁荣，混凝土材料朝着高强度的方向发展。在钢筋混凝土结构设计中，框架柱与剪力墙的轴压需要满足一定的比例关系，同时框架柱截面不能过大，对于此种设计要求，一般选用市面上强度大、变形小、耐久性好的现代高强度混凝土，研究表明，混凝土材料的强度由C30升至C60时，对受压构件而言可以节省30%至40%的混凝土，因此，选用高强度混凝土对于节约原料，降低工程造价具有非常重要的意义。但是对梁柱而言，混凝土的强度对其承载力的影响不大，楼板在混凝土强度增大之后会增加开裂的几率，因此，对于这两者来说，选用低强度的混凝土为最佳，同时也符合经济性原则。
2.4结构参数的优化
钢筋混凝土建筑结构设计优化中对于结构参数的优化要具有全局和长远的目光，针对不同用途的建筑和局部结构要根据将来的施工和潜在使用状况，完善结构参数的计算分析。对于毛坯房而言，各个功能空间的结构参数在设计安排上要经得起二次装修荷载；对于墙体而言，钢筋混凝土梁板、混凝土墙柱、开洞情况是需要重点考虑的因素，在进行实际墙体高度和长度计算时，应扣除上述结构的空间，获得墙体荷载的准确值。除此之外还需考虑的参数包括风荷载标准值、抗震设防烈度等。
2.5合理的构造设计
构造设计可以理解为构造计算的补充，下面通过几个例子说明问题：
（1）对于框架梁而言，存在箍筋加密的问题，但对于普通梁而言，它的一侧搭在剪力墙上，另一侧搭在梁上，它的作用仅仅是支撑楼板，并不像框架梁那样耗能，因此不需要进行箍筋加密；
（2）当主梁的上方放置了次梁或者主梁上部起柱，此时在主梁上无需安装横向钢筋，但是梁的下部和由于集中承受了大部分荷载，需要预先安置横向钢筋，必要时可加设吊筋；
（3）短肢剪力墙的存在会影响建筑整体的抗震性能，结构设计时只需将短肢剪力墙的抗震等级提高一级即可。
结束语
通过优化建筑结构设计，能够有效降低建筑材料的过于消耗和浪费，合理配置建筑资源，科学地安排人力和选择施工技术，在保证工程顺利实施的同时，降低了工程成本，实现了经济效益的最优化。但目前结构设计优化中，对于结构计算的相应软件发展仍处于不成熟阶段，无法满足当前建设的需要，不断提升科学技术水平是解决当前结构设计短板的必由之路，只有通过不断地实践，加强对设计优化的重视程度，才能进一步推动建筑行业繁荣发展。
参考文献
[1] 郝艳娥，兰永强, 基于工程造价控制的框架结构优化设计研究, 低温建筑技术,2014.02
[2]孫洁，钢筋混凝土结构优化设计探讨，安徽建筑，2010.10
[3] 陈朝华，钢筋混凝土结构优化设计探究，福建建材，2012.12
[4] 秦兴勇，基于工程造价控制的钢筋砼建筑结构优化设计，华南理工大学，2012.05
关键词：钢筋砼建筑；结构优化设计；工程造价；策略
中图分类号：TU723文献标识码： A
前言
建筑物的结构好比人体的骨架，结构设计的好坏直接影响到建筑物建设的难易程度和使用的舒适、安全程度，由于整个建筑施工需要遵照结构设计进行，因此，设计人员通过科学合理地利用各项技术实现对建筑结构设计的优化，能够在很大程度上减少工程造价，实现技术手段与经济效益的有机结合，最大程度控制合理的建筑成本。
1.工程造价与结构设计
1.1工程造价与结构设计的含义
工程造价是包括投资设计、施工图预算、方案修正、工程竣工决算等在内的工程建设花费的全部费用。从工程决策、设计施工到最终工程验收，不同阶段的工程造价及影响关系存在差异，研究表明决策阶段对工程造价的影响居于首位，而设计阶段的影响程度可达到75%，其中，通过对建筑结构设计的优化，能够将工程造价降低10%到20%，因此，对于钢筋砼建筑来说，通过结构优化设计控制工程造价是十分必要的。
建筑结构设计是根据建筑的重要性，建筑所在区域的地震情况，建筑本身的规模和性质来确定建筑的结构形式，从而构筑受力构件和承重体系的一个过程，从阶段划分来说，它可以分为结构方案、结构计算、施工图设计三个阶段。从整个建筑施工过程来看，建筑结构设计在工程造价控制方面至关重要。
1.2工程造价与结构设计的关系
工程造价与结构设计的关系主要体现在以下几方面，就设计阶段的工程造价而言，它只占据整个工程极小的一部分，结构设计主要通过影响建筑施工决策来影响工程造价，设计过程中对于建筑结构方案的确定和施工材料的选择是决定性的，这就对决策阶段产生了巨大影响。同时，设计的质量好坏直接关乎建筑投资，由于设计质量问题导致的建筑事故在众类事故中占据将近四成的比例，不合理的建筑设计往往导致施工过程中返工甚至停工现象，对于投资方而言，需要投入更大的施工人力和物力，造成资源的浪费和工程造价的攀升。建筑在投入使用后，由于照明、取暖、供水等产生的能源消耗情况与建筑物结构设计的科学程度关系密切，合理的结构设计能够有效地节约资源，降低建筑使用费用。
2.钢筋砼建筑结构优化设计
钢筋混凝土建筑设计费用一般不超过总成本的1%，一旦投资方案确定之后，结构设计对工程造价的影响将达到70%以上。进行结构设计时，往往会由于设计人员业务能力和经济意识的差别，使结果很难达到科学合理的程度。开展不同形式的结构优化设计，提高钢筋砼建筑结构优化设计，是必要之举。
2.1抗震结构设计优化
抗震结构是现代钢筋混凝土建筑普遍考虑和实施的一种结构，尤其对于地震频发地区而言，抗震结构是有效地保证建筑物稳定性和使用安全性的重要举措。在当下经济社会，抗震结构的设计要体现经济性的原则，在抗震结构能够最大限度保护建筑的前提之下，合理选择设计方案，进行材料选取，贯彻经济节约的方针。因此，在抗震结构设计之前，掌握建筑所在地区地震情况显得尤为重要。具体方案确定时，需要根据地区至今发生的最大地震震级及地震数量，预测未来可能发生的地震情况，参考已发生地震引发的建筑坍塌事故数据，合理有效地配置建筑资源，优化抗震结构设计，控制工期成本。
2.2结构计算方法的优化
结构计算方法优化是钢筋混凝土建筑结构优化的关键，过去的设计中，没有专门的应用软件供设计师进行精确的计算，更多的是通过人为的估计，对结构体系和构件截面尺寸做必要的假设，然后通过计算分析与规范标准进行校验，这种人为地假设和经验主义估计有时并不准确，大大降低了结构设计的质量。为了改变这种被动的设计方法，首先需要通过确定经济合理的结构形式，柱网尺寸和剪力墙布置优化结构体系的选择；其次，在上述基础之上，考虑经济可行性，选取科学合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等级和配筋量。
优化后的结构设计建立在初始假设的基础上，通过多次分析和调整，针对不同构件布置方式和截面尺寸计算配筋量，进行经济性比较，最终确定最优设计。以悬臂梁为例，针对跨度较大的情况，可选择在跨中切断（角筋除外），达到节省钢筋方便施工的目的。
2.3选用高性价比的材料
钢筋的选取应以高强度、延展性、可焊性、机械连接性优异的钢筋为原则，这类钢筋性能优良，可以有效减小构件截面面积，降低钢材的使用量，从而减少工程成本，获得最为直接的经济效益。以HRB400、HRB500为代表的热轧带肋钢筋是目前市面上选用最多的类型，并逐步代替了传统的HRB335系列。当然，针对不同的建筑工程需求，还需要进行性能比对，选取最优的材料配比，例如从强度控制角度，当混凝土的强度大于C30时，HRB400系列的钢筋用钢量将比HPB235系列减少20%之多，当混凝土强度小于C30时，两者的用钢量相当，但HPB235的价格更为低廉，此时应选择后者。
近年来，随着建筑领域的繁荣，混凝土材料朝着高强度的方向发展。在钢筋混凝土结构设计中，框架柱与剪力墙的轴压需要满足一定的比例关系，同时框架柱截面不能过大，对于此种设计要求，一般选用市面上强度大、变形小、耐久性好的现代高强度混凝土，研究表明，混凝土材料的强度由C30升至C60时，对受压构件而言可以节省30%至40%的混凝土，因此，选用高强度混凝土对于节约原料，降低工程造价具有非常重要的意义。但是对梁柱而言，混凝土的强度对其承载力的影响不大，楼板在混凝土强度增大之后会增加开裂的几率，因此，对于这两者来说，选用低强度的混凝土为最佳，同时也符合经济性原则。
2.4结构参数的优化
钢筋混凝土建筑结构设计优化中对于结构参数的优化要具有全局和长远的目光，针对不同用途的建筑和局部结构要根据将来的施工和潜在使用状况，完善结构参数的计算分析。对于毛坯房而言，各个功能空间的结构参数在设计安排上要经得起二次装修荷载；对于墙体而言，钢筋混凝土梁板、混凝土墙柱、开洞情况是需要重点考虑的因素，在进行实际墙体高度和长度计算时，应扣除上述结构的空间，获得墙体荷载的准确值。除此之外还需考虑的参数包括风荷载标准值、抗震设防烈度等。
2.5合理的构造设计
构造设计可以理解为构造计算的补充，下面通过几个例子说明问题：
（1）对于框架梁而言，存在箍筋加密的问题，但对于普通梁而言，它的一侧搭在剪力墙上，另一侧搭在梁上，它的作用仅仅是支撑楼板，并不像框架梁那样耗能，因此不需要进行箍筋加密；
（2）当主梁的上方放置了次梁或者主梁上部起柱，此时在主梁上无需安装横向钢筋，但是梁的下部和由于集中承受了大部分荷载，需要预先安置横向钢筋，必要时可加设吊筋；
（3）短肢剪力墙的存在会影响建筑整体的抗震性能，结构设计时只需将短肢剪力墙的抗震等级提高一级即可。
结束语
通过优化建筑结构设计，能够有效降低建筑材料的过于消耗和浪费，合理配置建筑资源，科学地安排人力和选择施工技术，在保证工程顺利实施的同时，降低了工程成本，实现了经济效益的最优化。但目前结构设计优化中，对于结构计算的相应软件发展仍处于不成熟阶段，无法满足当前建设的需要，不断提升科学技术水平是解决当前结构设计短板的必由之路，只有通过不断地实践，加强对设计优化的重视程度，才能进一步推动建筑行业繁荣发展。
参考文献
[1] 郝艳娥，兰永强, 基于工程造价控制的框架结构优化设计研究, 低温建筑技术,2014.02
[2]孫洁，钢筋混凝土结构优化设计探讨，安徽建筑，2010.10
[3] 陈朝华，钢筋混凝土结构优化设计探究，福建建材，2012.12
[4] 秦兴勇，基于工程造价控制的钢筋砼建筑结构优化设计，华南理工大学，2012.05