结构成本优化设计的技术要点和方法

结构设计优化方法简介1．简单解法当优化问题的变量较少时，可用下列简单解法。

（1）图解法。

在设计空间中作出可行域和目标函数等值面，再从图形上找出既在可行域内（或其边界内），又使目标函数值最小的设计点的位置。

（2）解析法。

当问题比较简单时，可用解析法求解。

2．准则法准则法是从工程和力学观点出发，提出结构达到优化设计时应满足的某些准则（如同步失效准则、满应力准则、能量准则等），然后用迭代的方法求出满足这些准则的解。

该方法的主要特点是收敛快，重分析次数与设计变量数目无直接关系，计算量不大，但适用有局限性，主要适用于结构布局及几何形状已定的情况。

尽管准则法有它的缺点，但从工程应用的角度来看，它比较方便，习惯上易于接受，优点仍是主要的。

最简单的准则法有同步失效准则法和满应力准则法。

（1）同步失效准则法。

其基本思想可概括为：在荷载作用下，能使所有可能发生的破坏模式同时实现的结构是最优的结构。

同步失效准则设计有许多明显的缺点。

由于要用解析表达式进行代数运算，同步失效设计只能用来处理非常简单的元件优化；当约束数大于设计变量数时，必须设法确定那些破坏模式应当同时发生才给出最优设计，这通常是一件十分困难的工作；当约束数和设计变量数相等时，并不能保证这样求得的解是最优解。

（2）满应力准则法。

该法认为充分发挥材料强度的潜力，可以算是结构优化的一个标志，以杆件满应力作为优化设计的准则。

这一方法在杆件系统如桁架的优化设计中用得较多。

在此基础上又发展了与射线步结合的齿行法以及框架等复杂结构的满应力设计。

3．数学规划法将结构优化问题归纳为一个数学规划问题，然后用数学规划法来求解。

结构优化中常用的数学规划方法是非线性规划，有时也用线性规划，特殊情况可能用到动态规划、几何规划、整数规划或随机规划等。

（1）线性规划。

当目标函数和约束方程都是设计变量的线性函数时，称为线性规划问题。

该类问题的解法比较成熟，其中常用的解法是单纯形法。

（2）非线性规划。

110/ 2021.012021年第1期结构设计阶段优化工程造价成本的思路及对策童军辉（广东省高教建筑规划设计院，广东广州 510045）摘　要　工程造价成本的控制不仅是对建筑方案阶段和建筑设计阶段的造价进行控制，还应当对结构设计阶段等进行优化。

通过分析结构设计方案、结构设计过程和结构设计质量对工程造价成本影响，提出基于全生命周期的工程造价成本控制和形成系统化工程造价管控模式的两点优化思路，并提出应用价值工程设计优化、建立结构方案内部评审机制等具体优化对策。

以期为实现工程目标价值与实际价值的最小偏离提供帮助。

关键词　结构设计阶段；优化；工程造价；成本Abstract:The cost control of project costs is not only to control the cost in the construction plan phase and the building design phase, but also to optimize the structure design phase. By analyzing the influence of structural design plan, structural design process and structural design quality on project cost, this paper proposes two optimization ideas based on the whole life cycle of project cost control and the formation of a systematic project cost control mode, and puts forward application value engineering design optimization, and specific optimization countermeasures such as the internal review mechanism of the structural plan, which could provide help to achieve the smallest deviation between the project's target value and actual value. Keywords: structural design stage, optimization, project cost, cost Control合理性，做到体系合理、结构平面、抗侧力构件布置合理，关注竖向荷载和水平作用的传力途径，关注地基基础方案的合理性和可实施性等问题是结构方案非常重要的工作。

建筑结构设计成本优化探究摘要：我国的建筑行业伴随着房地产行业的兴盛而兴起，建筑结构设计的成本优化是建筑行业的关注度较高的问题，对于地产商而言建筑结构设计成本优化更是十分重要。

建筑结构设计成本是决定建筑项目的总体成本的重点之一。

本论文阐述了建筑结构设计成本优化对于控制建筑整体成本、保证工程质量的意义，分析了目前建筑结构成本的管理情况，指出了其中存在的问题，并在分析之上结合实际经验给出了笔者关于成本优化的几点建议。

关键词：建筑结构建筑成本设计成本优化一前言建筑结构设计的含义是对于即将筑建的项目进行规划，对于设计意图进行具体化的建筑语言描述的过程。

对于工程项目建筑而言，结构设计是其灵魂，是将技术和经济结合起来的节点。

具体而言，建筑结构设计需要设计人员考量包括屋盖整体、基础构架、维护支撑、细节内部等部分在内的受力情况、造价情况和布置情况，结构设计的目的是使得建筑物既要达到社会人们使用技术需求，也要取得最佳的经济效益结果。

二建筑结构成本控制的重要意义作为建筑的主体部分和支撑点，建筑结构是宏观上对于整个建筑的勾勒。

总体而言，地基挖掘、土石方消耗、建筑结构、装饰加工、维护设施、设备安装费用是建筑成本的五大方面。

建筑结构设计利用优质的结构化语言来阐述建筑工程，由不同类别的设计图纸整合出出不同专业对应的结构单元内容，包括梁柱规划、楼梯板墙等等。

在不降低建筑物结构安全性的同时，建筑结构成本优化的要点是把筑建过程中的部分无用的成本进行排除，在保证建筑技术质量的前提下，达到产出比最大的经济效益。

目前，有调研数据显示我国建筑行业内，建筑结构成本占据建筑项目总成本的40%~70%。

建筑前期的工程设计策划是影响项目预算成本的主要因素之一，过程设计策划包含的总体项目策划、施工图纸设计、结构方案选定和结构成本预算。

建筑结构成本优化的策略是四两拨千斤，利用低于项目总费用1%结构设计优化开销来达到对于项目的75%的部分施加控制，数据的对比不仅反映是结构设计成本优化对于项目总开销的巨大影响，也反映了结构设计成本优化的方针：用最省人力、财力、物力的方法来满足建筑物的安全性、使用性和可靠性三方面的要求。

房地产结构成本的优化与控制（讲师简介：安岩：京海博瑞特约讲师，英国皇家特许结构工程师（IStructE）；英联邦结构工程师学会会员（MIStructE）；美国项目管理协会特许项目管理师（PMP）；中国首批一级注册结构工程师；中国首批注册监理工程师；中国一级注册结构工程师全国统一考试评卷专家；深圳市科技局、规划局专家库专家。

长期在国内甲级建筑设计院及著名外资建筑设计公司担任结构总工程师之职。

曾在知名地产企业――金地集团全面负责整个金地集团的结构设计管理及结构成本控制的管理工作，在集团内享有很高的专业权威地位。

目前任某品牌地产公司总工程师之职。

拥有21年知名设计院和知名地产公司结构成本管理的一线操作经验以及深厚的结构设计、结构成本控制的专业底蕴。

目前已在全国各地成功主持了几十场房地产业界的公开交流培训会议及企业内部培训会议，受到广泛好评。

）※建筑方案一经确定，结构成本基本就确定了。

◆◆地上结构钢筋35~90kg/m ×5.3 元/kg=185~480元/m2砼0.3~0.5m /m ×386~460元/m =120~230元/m2小计305~710元/m2平均510 元/m2◆◆地下结构钢筋120~260kg/m ×5.3 元/kg=640~1380元/m2砼0.9~1.4m /m ×400~480元/m =360~650元/m2小计1000~2030元/m2三、基础25~120元/m2均60元/m2四、按地下占总面积的22%估算结构成本达：480~1120元/m2平均800 元/m2所以，重视和强调结构成本控制是必要的，且认为含钢量、砼含量越低，结构设计越优秀。

※成本管理的内项目论证工作性质项目策划阶段设计准备设计招投标控制措施组织措施技术措施经济措施合同措施施工23 2323 23结构成本控制的管理思路及方法，必须对整个设计和策划的全过程进行管理。

1前期策划阶段：重视地勘和调研规划阶段：产品定位方案阶段：结构可行性、合理性，避免返工扩初阶段：优化施工阶段：成本意识灌输、精细化的设计施工配合阶段：变更、签证、合理控制◇设计变更及签证原因分析一、设计类：1、超成本目标2、优化3、错漏4、设计缺陷5、二次设计二、施工类：现场条件、施工错误、施工困难、进度要求三、营销类：客户要求、竞争要求（差异化竞争）所占比例：1、设计占3~10% 2、决策错误占60% 3、重复性错误占30% 4、其他管理工作重要的是沟通：包括平级、下级、上级间※成本管理扩大到资源优化配置、价值分析、风险分析等。

结构成本优化设计的要点探究前言：结构成本优化设计工作的开展是我国各项工作发展的要点与难点。

这主要是因为结构成本优化设计工作在开展的过程中涉及到许多的重点与难点的内容。

并且结构成本优化设计的方法也不是唯一的，相对来说比较复杂。

本文将会针对这方面的内容展开论述。

1、我国结构成本优化设计的发展现状结构成本优化设计在我国起步相对来说是比较晚的，我国的工业起步比较晚，发展比较缓慢，这也就导致了我国的结构成本优化设计的起步晚的状况发生。

虽然我国的结构成本优化设计起步比较晚，但是发展相对来说是比较迅速的。

尤其是近些年，随着我国改革开放工作的不断推进，我国的结构成本优化设计得到了飞速的发展。

虽然现阶段与发达国家还存在着一定的差距。

但是这样的差距将会逐渐被缩小，我国的结构成本优化设计终有一天会跻身于发达国家的行列。

2、结构成本优化设计的要点因素分析2.1地区因素的分析在开展结构成本优化设计工作的过程中，是需要注意一些要点的，这些要点因素就是结构成本优化设计工作开展过程中的主要的影响因素。

首先地区因素就是其中的设计要点因素之一。

地区因素主要有以下几方面的要点需要注意：首先，相关的设计人员在开展设计优化工作的时候，要考虑由于区域引起的气候的差异。

我国相对来说经纬度的跨度都比较大，不同地区的气候类型有着很大的差别。

想要更好的开展设计优化工作，掌握气候因素是非常重要的要点之一；其次，土壤质地的考察，对于一些地下的结构成本优化设计工作的开展，就需要考虑土壤的质地。

不同的土壤的质地对应的优化设计方案是有所差别的；此外，气压、抗震等级等因素也是需要考虑的要点内容。

处于板块运动或者交接处的地区，经常会发生地震等自然灾害。

对自然灾害的考虑也是结构成本优化设计工作开展的要点内容之一。

2.2建筑因素的分析建筑因素也是结构成本优化设计工作开展的要点内容之一。

建筑因素相对来说是比较具体的、影响更大的因素之一。

建筑因素的结构成本优化设计要点主要体现在以下几方面：第一方面的要点内容是建筑的体型。

高层住宅结构设计优化措施随着城市化进程的加速，高层住宅在城市建设中越来越常见。

高层住宅的结构设计不仅关系到建筑的安全性和稳定性，还对建筑的经济性、使用性和美观性有着重要影响。

因此，对高层住宅结构进行优化设计具有重要的现实意义。

一、高层住宅结构设计优化的重要性1、提高建筑安全性合理的结构设计能够确保高层住宅在承受各种荷载（如风荷载、地震荷载等）时保持稳定，减少安全隐患，保障居民的生命财产安全。

2、降低建设成本通过优化结构设计，可以减少材料的使用量，降低施工难度，从而节约建设成本。

3、提高空间利用率优化结构布局可以使室内空间更加规整，提高空间的利用率，满足居民对居住空间的需求。

4、增强建筑的耐久性良好的结构设计能够减少结构的损伤和老化，延长建筑的使用寿命。

二、高层住宅结构设计优化的原则1、安全性原则安全性是结构设计的首要原则，必须确保结构在设计使用年限内能够承受各种可能的荷载和作用。

2、适用性原则结构设计应满足建筑的使用功能要求，如空间布局、采光通风等。

3、经济性原则在保证结构安全和适用的前提下，通过优化设计降低工程造价。

4、美观性原则结构设计应与建筑的外观相协调，不影响建筑的整体美观。

三、高层住宅结构设计优化的要点1、基础设计优化（1）根据地质条件和建筑物的荷载情况，选择合适的基础形式，如筏板基础、桩基础等。

（2）合理确定基础的埋深和尺寸，以保证基础的稳定性和承载能力。

2、结构体系优化（1）选择合适的结构体系，如框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。

（2）优化结构布置，使结构的刚度和质量分布均匀，减少扭转效应。

3、构件设计优化（1）优化梁、柱、墙等构件的截面尺寸，在满足承载力要求的前提下，尽量减小构件尺寸，以增加使用空间。

（2）合理选择构件的材料，如采用高强度钢筋和高性能混凝土，以减少材料用量。

4、抗震设计优化（1）根据建筑所在地区的抗震设防烈度，确定合理的抗震等级。

（2）采取有效的抗震措施，如设置抗震缝、加强节点连接等，提高结构的抗震性能。