一、引言
我国房地产也竞争日趋激烈，成本控制已成为房地产企业占领市场制高点的重要手段。因此设计优化对于开发商成本控制来说具有极其重要性。作为一个结构工程师，要适应未来行业发展，必须具备结构优化设计能力。
结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。
二、结构设计优化重点
结构设计优化根据优化深度难易分几个层次，一是结构体系与基础类型的优化与比选;二是规范方面解理错误的纠正;三是结构说明不适用条款的修正;四是钢筋构造不合理的改正;五是设计图纸纠错。
通过对多种结构方案进行选型和经济分析，提供决策依据;对影响结构的因素(如地勘、安评报告等)进行分析，统一技术措施;对构件截面及布置等进行调整，对荷载、计算参数等进行复核。
结构优化不是单方面以降低成本减少含量钢量为目的，结构优化是对原结构设计改进，不是追求局部最优，而是为了达到整体最优。注重概念设计，从宏观上控制结构安全，根据力学概念和工程经验进行判断。
结构设计优化有：“尺寸优化，布局优化、配筋优化、构造优化“等。
结构设计优化着重于以下几个方面：
1、选择规则的平面方案和立面方案，避免过大的外挑和内收，避免应力的突变，避免薄弱层，保持受力的均衡。尽量不设转换层，尤其是高位转换，同一建筑不要做多功能多用途设计。建筑设计应该追求简约而美的设计理念，摒弃复杂而丑的设计风格。
2、刚度与延性的平衡。结构刚度大，含钢量高，延性反而差，地震反应大，抗震性能低。延性的本质是提高结构的变形能力，控制结构整体破坏形态。可以通过减少刚度增加延性既提高抗震能力又能节约钢筋。
3、如结构体系的选择对造价影响甚大，如异形柱框架比普通框架含钢量大;短肢剪力墙含钢量比普通剪力墙结构高。
4、选择合理的基础形式。基础造价占结构造价比重最大，基础的节省将对整个工程造价的降低起决定性的作用。基础设计的关键是合理选择基础形式。一般的，低层住宅优先考虑浅埋天然基础，多层住宅优先考虑沉降控制复合基础(含复合桩基，允许设地下室)，对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。
5、剪力墙结构，墙体钢筋占上部结构钢筋用量的60%左右，其中，墙柱钢筋比例最高，约占上部钢筋用量的40%左右，这是优化的重点，优化内容包括墙柱的设置、截面、纵筋和箍筋拉筋，均可优化。墙柱纵筋直径12以上尽量采用非绑扎搭接。剪力墙布置合理与否直接关系到整个结构的技术经济指标，应采取如下措施：强周边、弱中部;多长墙，少短墙;多L形、T形、十字形，少复杂形状;各墙肢轴压比用够用足;控制剪力墙数量和密度。
6、框架结构柱含量20%左右，梁50%左右，板20%左右。柱网大，楼盖用钢量大，反之，柱用钢量大。优化的重点是梁，采用强柱弱梁，梁配筋率不宜大，避免三排四排钢筋的配置，梁的经济配筋率为1.5%-2%，否则就得优化截面尺寸。非框架梁上部纵筋采用支座负筋+架立筋形式，减少钢筋搭接。当梁下部纵筋有二排以上时，部分纵筋不伸入支座。箍筋局部重叠不宜多于二层。
7、大屋面尽量采用结构找坡，既容易保证防水质量，又能减轻荷载，而建筑层找坡不仅增加荷载又增加造价。
8、“结构设计总说明”是对结构设计软件以外的内容进行经济性控制，应特别关注“通用性”的设计说明，通用性越强设计越浪费，避免出现一句话增加几十万的意外情况。每个建筑都有它的“个性”特征，不必生搬硬套。
三、结构设计优化不可取代
即使有限额设计，也需要进行结构优化。业主一般都对设计指标有硬约束，以为可以一劳永逸地解决设计浪费和成本失控等问题。然而，设计指标满足限额值，不一定是最经济、最合理的设计。对于非标建筑，限额值也不具指导意义。限额设计往往容易走向另一个极端或误区。
施工图审查无法取代结构优化设计。施工图审查是确保设计文件符合国家法律、法规和强制性标准，施工图审查并没有义务审查设计的经济性，符合规范要求的设计未必是“最优的”。而结构设计优化的目的之一是控制成本、并使设计更加合理。当然，结构设计优化的结果也必须通过施工图审查。
四、结构设计优化方式方法
优化分为两种方式：过程优化、结果优化。
过程优化：是事前指导和事中控制，建议前置与设计同步，没有后置动作。
方案阶段：结构体系的造型和结构布置合理性认证、结构计算和内力分析正确。
扩初阶段：结构方案的对比、优化，重点关注结构体系、基础方案、地下室的布置等关键环节。
施工图阶段：结构构件设计的精细化管理。主要是对结构设计中的不精细做法进行纠正，如不合理的归并、有过大的富余、不经济的配筋方式和砼厚度取值等。
结果优化：有点被动，优化效果差。通过对原设计图纸进行事后复核，并提出优化意见，说服设计单位对原设计图纸进行修改的优化方式。
五、结构优化实例
铜仁沿河枕头堡棚户区改造项目，场地岩性单一，建筑场地上覆土层和强风化已挖出，下伏基岩为泥质石灰岩。场地位于山坡上,场地地势较高、南侧为城市道路，为地表水不汇集区，地表水可自然排泄，场地地下水埋藏较深，拟建场地水文地质条件相对较为理想。
根据场地岩土各层的分布特点及岩土承载力，结合建筑物的荷载大小及其对地基条件的要求，由于该建筑物为框剪结构，荷载较大，故可作地基持力层的岩土层仅为下伏中风化泥质石灰岩。经过综合分析，均选用中风化泥质石灰岩作地基持力层，基础型式为独立柱基，另因为是山地建筑，非全埋式地下室，所以取消地下室底板，采用建筑刚性地坪。
图纸出来后，甲方以及施工单位对采用独立基础，取消地下室底板结构方案是心存疑虑的，甚至是不放心的。据他们反应，在沿河县所有高层建筑，都是采用桩基础，还没有采用独立基础的先例，而且地下室车库取消结构底板做法更是第一次。
通过多次召开专题会议，我们从建筑的抗滑移，稳定性，以及承载力进行分析，对规范相关条文进行解读，让给参建方相信我们这种方案是安全、可靠、并且是最经济的。最后，我们的结构方案得到他们的认可和好评，从而节约上千万国家扶贫专项资金，让国家专项资金用在刀刃上。
六、结束语
通过建筑结构的优化设计可以使建筑工程造价降低5%-20%，是实现建筑本体功能与控制建筑造价成本的重要手段。另一方面，建筑投资者不能过分强调结构优化设计的经济性，通过减少材料，降低技术质量指标来追求经济性。
文：何鹏辉
编辑：朱媛云
