建筑方案设计中结构因素的经济性分析

建筑方案设计中结构因素的经济性分析

高祖鹏

重庆博鼎建筑设计有限公司  重庆 400042

摘要：建筑设计需要综合考虑各个因素的最优化关系，如结构效率、成本效益和安全考虑。将这些因素最优化，将有助于开发出更实用、更经济和更安全的建筑。通过将推荐地优化技术纳入设计过程，有可能克服现有的缺陷，提高建筑结构的整体性能和可持续性。这将最终使建筑实践得到改进，并在结构设计的合理性和科学严谨性方面取得更好的成果。在建筑业快速发展的背景下，解决房屋建筑结构设计不合理、经济效益低、安全性不高等问题至关重要。为了应对这些挑战，必须深入分析建筑设计的优化原理，并提出能够提高结构设计过程的合理性和科学性的关键优化技术。通过详细地分析，本文旨在为提高建筑设计的整体质量提供有价值的参考。

关键词：结构设计；经济性；房屋建筑

建筑方案设计是工程建设的基础与前提，它与后续施工的质量和效率有着密切的关系，所以，应当得到设计师的高度关注。在进行建筑设计的过程中，会受到许多因素的影响，这些因素包括了政策因素、经济因素、环境因素以及建筑结构因素等。而在这些因素之中，结构因素会对建筑，最终的结果有很大的影响，因此，结构专业是在建筑设计过程中要着重考虑的因素[1]。特别是最近几年，随着工业的不断发展，建筑结构越来越复杂，在设计过程中，除了要考虑到技术因素之外，还要考虑到经济因素，这样才能更好地控制项目的造价，避免资源的浪费。因此，必须充分认识各种构造形式的特征及施工要求，并根据各种经济指标对其进行持续地调整与改善。随着市场竞争的加剧，更多地关注经济因素，而这也是提升企业核心能力的重要途径。

一、优化建筑方案设计的原因

在房屋建筑的建设中，总成本的很大一部分，通常是50%左右，被分配给建筑材料，如混凝土、钢和砖石。这个成本部分是项目总支出的主要部分。然而，通过实践证明，结构优化可以有效地降低总成本约10%至35%。对于相关成本巨大的大型建筑项目来说，优化结构不仅可以降低财务风险，还可以通过提高资本周转率和盈利能力，以及降低投资成本，产生巨大的经济效益。不完全统计表明，结构设计问题约占建筑项目质量相关事故原因的40%。目前，不同设计单位的技术能力存在差异性，由于设计质量问题导致的返工和项目延误的情况相当普遍。通过采用科学合理的优化设计方法，可以提高设计质量，从而降低工程风险，防止质量缺陷[2]。这种方法有助于提高项目的整体质量，同时尽量减少非必要的投资，与创建资源节约型社会的目标一致。但是设计单位可能对成本控制的认识有限，缺乏有效控制的动力。设计人员由于工作负担重，时间有限，可能会因为技术专长不足而难以充分协助业主进行成本控制。鉴于这些情况，优化结构设计的重要性需要着重强调，它是确保建筑安全、耐久性和功能性的基本前提。此外，它在最大限度地提高成本效益和优化楼面空间利用方面，发挥着不可或缺的作用。因此，对结构设计优化的追求已成为该领域的主要研究目标。

二、优化建筑方案设计的原则

（一）安全性

城市的发展和技术的进步，让住房建设技术的不断改进和对结构设计的需求不断增加。结构优化设计有多种目的，包括减少工程投资和施工成本，但更重要的是确保结构的安全性能。必须认识到，结构优化不应只考虑资金节约，而不考虑安全方面，导致忽视结构安全的优化。安全是设计人员在结构优化过程中的基本原则和基本要求，在追求优化的同时，优先考虑结构的安全性是至关重要的。通过坚持这一原则，设计师可以确保结构优化不仅节省了成本，而且保持了结构的完整性，保障了公众的利益。这种全面的优化设计方法，在成本效益和安全性之间取得了平衡，使其成为一种可靠可行的解决方案。

（二）功能性

优化设计在增强建筑功能方面起着至关重要的作用。然而，需要注意的是，提高空间利用率和增强功能，不应损害建筑的结构完整性。在优化设计的同时，必须考虑建筑的功能，创造舒适的居住环境。在当前的经济条件下，消费者在建筑设计选择上，变得更加挑剔[3]。由此，强调特定的功能要求，满足这些要求是实现建筑实用价值和功能的关键。因此，优化设计应优先满足建筑的功能需求，通过仔细考虑建筑的功能，并确保优化设计符合这些要求，从而可以最大限度地提高可用性、效率和用户满意度的空间。目标是在结构优化和功能卓越之间取得平衡，使建筑不仅满足居住者的实际需求，而且提供舒适愉快的居住环境。

（三）经济性

出于经济考虑，优化建筑材料的使用是建筑设计的一项基本原则。建筑施工是一项复杂而大规模的工程，涉及多个方面。随着经济水平的快速发展，需要在钢筋、混凝土、水泥和砌体等各个领域进行大量投资。鉴于可用于工程建设的资金有限，在坚持经济原则的同时，确保安全变得至关重要。为了实现经济优化，必须通过合理选择节能材料、高效调度施工流程和最大限度地减少不必要的费用来控制施工成本。然而，重要的是要注意，削减成本的措施绝不应损害安全或导致不合标准的施工做法。即草率和低质量的建设，是不可接受的，也不符合经济效益的原则。优先考虑居民的生命财产安全，是经济优化设计和施工的基础。在追求成本效益的同时，必须确保所有建筑材料和技术符合必要的安全标准。通过将经济效益与安全考虑相结合，住房项目可以实现成本优化和保护居民安全的双重目标。

三、房屋建筑结构设计中优化技术的应用

（一）房屋建筑结构的前期优化技术

为了更科学合理地进行结构优化，设计师通常会在建筑结构设计的初始阶段进行讨论，探索多种设计方案，每种方案通常都会产生自己独特的建筑形式。在实际应用中，充分考虑建筑的施工要求，以确定最合适的设计方案。此外，在计划设计之前，对准备工作进行全面分析至关重要，包括确定施工设备、设计参数和建筑材料的荷载值。在进行设计计划之前，通常会根据这些准备任务生成大量数据。为了确保设计方案的科学性和合理性，通常需要对这些数据进行分析和计算。然而，传统的手动计算在速度和准确性方面有局限性，这使得获得精确的结果具有挑战性。因此，在数据分析过程中，通常依赖经验丰富的专业人员，他们能够有效地利用基于计算机的工具，来执行所需的计算和数据分析。

（二）加强数字技术应用

随着数字技术的快速发展，特别是在计算机领域，传统的计算分析和手工绘图方法已逐渐被数字工具所取代。数字技术已被证明在分析结构设计参数和快速生成结构解决方案方面，具有高度的适用性和可靠性[4]。例如，像GAMES这样的软件可以创建模型，拥有用户友好的界面和快速的处理速度等优势。它的广泛应用包括混合整数、线性和非线性优化，使其在该领域具有很高的价值。此外，TBCAD等软件有助于科学有效的建模、分析和方案优化，使建筑结构的表示更加直观准确。数字计算机软件已成为处理结构优化设计的不可或缺的工具，其在解决各种应用的复杂场景方面具有多种功能。

结束语

在建筑结构设计领域，优化技术的应用可以显著提高建筑的耐久性、安全性和功能性。此外，它有可能提高结构的经济性和美观性，满足个人的不同生活需求，同时降低建筑成本。因此，在结构优化过程中，设计者应充分利用专业知识，充分利用优化技术，制定科学合理的方案。由此，可以最大限度地减少资本投资，提高项目的经济效益。

参考文献：
[1] 杜帅,陈亚辉,张春喜.试论在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].  2021.DOI:10.12294/j.1673-0992.2021.01.045.
[2] 杨国勇.浅析建筑结构设计中的抗震结构设计[J].建筑技术研究, 2022, 5(1):61-62.DOI:10.12238/btr.v5i1.3899.
[3] 吴海艳.建筑设计中节能建筑设计实践思考[J].中国建筑金属结构, 2021(10):64-65.DOI:10.3969/j.issn.1671-3362.2021.10.027.
[4] 段方琪.房屋建筑结构设计中的基础设计分析[J].产城(上半月), 2021, 000(006):P.1-1.