【摘 要】本文主要通過建筑消耗資源的優化設計、建筑材料的優化設計以及結構主體優化設計幾個方面詳細探討了如何做好建筑結構的優化設計工作，可為建筑結構設計及實施者提供參考。

　　【關鍵詞】消耗資源,建筑材料,主體結構,優化設計

　　1 建筑消耗資源的優化設計

　　1.1 土地集約化

　　中國是人口大國，土地資源相當緊缺，城市建設與工業化進程與土地供給的矛盾比較突出，并有此產生的環境危機日益呈現。 在建設實踐中，合理開發土地，符合節約用地的要求。 通過優化設計，合理布置地下地上建筑布局，挖掘土地價值，采用新型輕薄材料，減少建筑構件所占空間。

　　1.2 水資源集約化

　　工農業用水與生活用水急劇增加，水資源供需矛盾日益突出，我國人均水資源十分有限，在建筑設計中應綜合考慮雨水收集，廢水凈化，設置循環用水、分質用水和中水使用系統。

　　1.3 能源集約化

　　建筑運營耗能是非常可觀的，目前國內 30%電力是供給建筑使用的，隨著人們對物質生活追求的提高，建筑用能所占的比例將會增加。 上海世博會倫敦建筑館展現了零碳建筑，這表明，建筑設計通過使用新技術，提高能源集約化利用程度，結合自然條件，充分利用風能、地熱能、太陽能，會大量減少對不可再生資源的消耗， 同時會降低人們日常生活費用，取得較好的社會效益和經濟效益。

　　2 建筑材料的優化設計

　　2.1 結構材料的應用

　　建筑結構的各個構件都體現著力學承載力的特征，提供承載力的本體為建筑材料，在建筑發展史中，磚石、木頭、鋼筋混凝土等材料在不同時期分別作為當時的建筑主材，通過工程實踐表明，目前鋼筋混凝是良好的主要結構材料，充分利用鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度， 通過合理的配置，使結構構件具有良好的強度、剛性、延展性。 在建筑結構主體中，柱、墻承擔著豎向荷載，采用高標號的混凝土，可以減少柱截面積，節約材料，減輕重量，增加使用空間;梁板為受彎構件，采用高強度鋼筋，可以減少鋼筋使用量;在設計過程中，采用合理構件截面，取用適宜的配筋率，可以充分發揮鋼筋與混凝土復合材料的性能;對于超高層建筑，結構轉換層，大跨度建筑，采用型鋼混凝土或預應力混凝土等，可以取得良好的經濟效益，并更好地符合功能需要。 對于鋼筋混凝土板，不宜采用較高標號的混凝土，這是因為高標號混凝土容易收縮變形， 并且高標號混凝土要求的鋼筋含量較高，不符合結構的經濟型。 隨著科技進步，新材料不斷出現，本著安全性，適用性經濟型，環保性等綜合考慮，系統優化，合理使用傳統建材或新建材。

　　2.2 建筑保溫性及保溫材料

　　建筑的熱能消耗占據建筑用能的較大比例，國家的建筑節能標準雖然經過多次提高，但仍然與歐盟等西方國家的標準有一定的差距。 在設計過程中，通過下列幾方面的分析應用，可以提高建筑的保溫性：①提高建筑的密閉性，使保溫材料對建筑四周全面覆蓋，不形成冷橋節點，對構件之間的縫隙采取適當的方法進行密閉封堵，最大限度減少室內外空氣冷熱對流，對室內空間分割適當進行保溫隔絕;②改善建筑體型系數，通過對空間布置及外觀的合理修改，減少外墻與空氣的接觸面積;③采用具有良好保溫性能和性價比的建筑材料，新技術新材料不斷出現，通過比較，適當選擇。

　　2.3 建材的環保性及循環利用

　　建材的環保性是繼經濟性之后的更高要求，隨著技術的發展，環保型建材不僅有著明顯的社會效益，還常常伴有更好的經濟性。 在優化設計過程中，應充分考慮添建、新建建筑的具體條件，采用循環再利用和環保型材料，這不僅有利于環境，對提高建筑經濟性也很有意義。 再利用表現在對原有建筑的改造利用，以及對原有照明設施，管道，電器，結構構件，磚石等再次使用;循環表現在對使用過的建材再加工而從新使用，比如用建筑垃圾生產的垃圾磚、用廢舊塑料生產的 PE 管道，在建材的使用中有著良好的經濟性。

　　3 結構主體優化設計

　　3.1 結構體系的選擇

　　結構體系是指結構構件抵抗外部作用的組成方式。 民用建筑結構體系種類主要有：磚混結構、框架結構、剪力墻結構、框剪結構、筒體結構等。 對于不同層數不同功能要求的住宅，應選用不同的結構體系，正確的選用結構體系，對建筑的功能、外立面選擇、管道間布置和建設成本都有很大的影響。 磚混結構適合多層建筑，它的特點是橫向剛度大，整體性好，但空間不靈活，其經濟性與其它體系相比有很大的優勢。 框架結構適應性較強，空間布置非常靈活，適合大空間的功能要求，亦可采用填充墻將空間進行分割。 剪力墻結構適用于高層住宅， 對于多層建筑豎向荷載控制著結構設計，對于高層建筑，盡管豎向荷載對結構設計起著重要影響，但橫向荷載起著決定性的作用，剪力墻是主要的抗側力構件， 剪力墻的的合理布局對抗震性能和建筑的經濟性有很大影響。 框剪結構應用比較廣泛，它吸收了框架結構空間布置靈活的優點，同時吸收了剪力墻抵抗橫向荷載的優點，在設計實踐中，公共建筑，底商住宅，框剪結構有很強的實用性，并有良好的經濟性。 筒體結構主要適合高層和超高層結構。

　　3.2 結構構件的布置

　　結構構件是承擔荷載的載體， 它不僅承擔著外部的荷載，其本身質量對結構主體也產生極其重要的影響，結構構件的合理布置，可使建筑功能更加適用，同時可以減少建筑成本。 構件設置主要有柱、墻、梁、樓板等設計，柱墻的布置間距對經濟性有很大影響，間距過小，不僅影響建筑空間的使用，而且材料承載能力不能充分發揮，同時浪費了建材，增加了重量，增加了造價;間距過大，對結構整體性不利，橫向構件就會承擔很大的彎矩，導致構件截面加劇增大，空間受到影響，安全性降低。 高層建筑剪力墻是抗側力構件，適量、均勻、對稱布置剪力墻，有利于整體性、經濟性、抗震性能。 梁與柱墻根據結構特點進行鉸接或剛接，通過梁格劃分與樓板連接，從而形成空間結構體系。 布置常規梁，經濟性較好，但影響建筑層高;布置寬扁梁，經濟性差些，但能減少梁的截面高度，增加建筑物凈高，在建筑總高度限制的情況下，可增加層數，在地下水位較高的情況下，建設地下建筑可以減少下挖深度。 梁格的適當劃分，影響樓板的厚度，樓板在安全的前提下，盡量不要加厚，樓板的平面面積較大，加厚樓板，不僅增加了建材費用，而且增加了結構重量，這些荷載將進一步增加梁、柱、基礎所承受的荷載，增加了結構成本，并對抗震不利。

　　3.3 結構的概念設計

　　建筑尤其是高層建筑抗震的概念設計非常重要，豎向荷載與建筑物高度的一次方成正比，橫向荷載與建筑物高度的二次方成正比，高層建筑的橫向荷載有著決定的作用。 剪力墻應均勻、對稱、雙向布置，從而減少結構的扭轉影響，同時增加結構的抗扭剛度。 結構構件受力力求均勻，體型宜簡單，有時應為了結構布置而改變建筑布局。 建筑質量與構件豎向布置變化應均勻。 建筑外墻應適當加厚，邊緣構件及角部適當加強，構造構件及配筋應按規范配置。 通過對結構主體多次試算，優化調整構件布置，使結構整體性，抗震性更加合理，同時降低工程造價。

　　4 結語

　　全面的建筑結構優化設計，涉及的內容比較廣泛，通過對各個層面進行分析研究，系統思考，實現功能適用、安全可靠，成本減低、節能環保的目標，從而滿足使用者功能性，舒適性的需要，符合投資者經濟性的要求，保障社會的生態環境，環保，持續，較高的社會效益，在優化設計過程中，既不能過分強調經濟性，降低技術，減少材料，同時也反對以為重視技術，采用新材料，忽略建筑成本。

　　【參考文獻】：

　　[1]解振華.大力發展循環經濟[J].求實，2003(13).

　　[2]徐培福.復雜高層建筑結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

　　[3]孫國正.優化設計及應用[M].北京:人民交通出版社,2004.