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
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。
结构设计阶段优化工程造价成本的思路及对策
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。
优化结构设计降低成本
2008－07－17
“鸟巢” 及结构优化
2004年7月，“鸟巢” 没有通过全国超限高层建筑工程 抗震设防审查专家委员会组织的“抗震设防”审查。专家 认为：可开启、滑动式的“鸟巢”屋顶不但耗费大量钢材， 而且会使场馆承重大大增加，给场馆带来可能的安全隐 患。 “鸟巢”每平方米的用钢量达到500公斤，总的用钢量接 近5万吨。这是一个非常超标的用钢量，2000年悉尼奥运 会的平均用钢量仅为30公斤／平方米 。 “鸟巢”的初始 方案将直接造成造价高、施工难度大等不良后果。因此， 降低“鸟巢”的结构自重势在必行。 “鸟巢”经过相关 论证及结构优化调整，用钢量从约 5万吨降到约3.5万吨， 总投资预算从最初设计阶段的38亿元减少到31.3亿元， 为奥运场馆建设省下了6.7亿元。 主要进行了三方面优化：一是去掉原来的可开启屋顶；二 是扩大中间可开启屋顶的开口，降低用钢量；第三是减少 了9000个临时坐席。 优化之后‘鸟巢’仍是“鸟巢”，因为设计修改中最重要 的原则就是保持鸟巢基本的设计理念不变 。
如何在保证质量、不增加成本的前 提下缩短设计周期？
――决策的导向及措施； ――工序的前置及搭接； ――标准化设计的推广。
设计费的合理取值的思考
――设计费本身及其对总成本、进度、质 量的影响（如下图） ――设计费取值 ――设计费支付
设计费本身及其对总成本、进度、 质量的影响
设计合同中设计公司应承担的风险 有哪些？
成本管理理论的发展
传统成本管理理论是：着重工程建设阶段成本管 理；对项目操作成本进行约束。 现代成本管理理论：从范围上讲，全方位成本管 理，从成本管理最优化配置、价值分析、风险分 析等领域，以系统的观点全面分析项目的投入产 出比；从时间上讲，项目全生命成本管理，即把 成本管理的链条向前扩大到决策阶段，向后延伸 到项目的使用阶段，使项目的成本在其整个生命 周期中达到最优化。
建筑结构设计成本优化探究
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。
结构成本的优化控制及管理思路20P
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限额设计是根据项目的投资估算，对结构设计的各部分进行造价估算，并设定 相应的限额。在满足建筑功能和安全的前提下，通过优化设计，使结构的工程 造价控制在限额以内。
价值工程分析
总结词
通过对结构的各项功能进行定性和定量 分析，找出实现必要功能的最经济的方 案。
VS
详细描述
价值工程分析着眼于功能与成本的关系， 通过比较不同设计方案的功能和成本，选 择性价比最优的方案。它可以帮助设计人 员在满足同样功能的前提下，选择成本更 低的材料和施工方法。
案例三：某桥梁的结构成本降低措施
总结词
采用新型材料和施工方法
详细描述
在某桥梁项目中，设计团队采用了新型的轻质材料和先 进的施工方法，如预制桥面板和装配式施工。这些措施 不仅减轻了桥梁自重，降低了材料成本和施工难度，还 缩短了施工周期，从而有效地降低了结构成本。
06
结论与展望
结论总结
结构成本优化控制及管理思路在实施过程中需 要综合考虑企业实际情况，制定针对性的措施
，以确保实施效果。
结构成本优化控制及管理思路的实施需要注重长期效 益，避免短期行为，确保企业可持续发展。
结构成本优化控制及管理思路在实践中取得了 显著成效，为企业节约了大量成本，提高了经 济效益。
结构成本优化控制及管理思路的实施需要企业全 员参与，加强沟通与协作，形成良好的工作氛围 。
对未来研究的建议和展望
详细描述
预制构件是预先在工厂制作完成的建筑部件，如梁、柱、楼板等。通过在工厂内批量生产，可以大幅 提高生产效率，降低人工成本。同时，预制构件的质量稳定，有利于提高建筑的整体质量。
04
结构成本的管理思路
房地产项目结构成本的优化控制及最新管理思路与技术方法
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
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。
结构成本优化简介
结构成本优化控制指引 15
三、结构成本控制的技术关键点
建筑物高度的控制
小结： 关注建筑物高度分界点
——30m、60m、80m，风压/抗震等级分界点 结构成本分界点
对结构成本的影响因素
——高度、风压 、地震设防烈度 结32
0.39
0.40
混凝土用量(m/m)
2
488
533
结构成本(元/m)
注2结1构：钢 用成筋 量本及 ；比混 包凝 括较土 钢(元用 筋量 损/m包 耗)括 、楼 钢板 筋、 搭楼 接梯 ，、 不梁 包、 括墙 施柱 工、 措-- 空 施调 钢板 筋、 。构造柱、过梁、圈梁、女儿45墙、等构件的总
结构成本优化控制指引 9
二、结构成本控制的管理思路
事前控制要点二：设计要求、成本控制意识的灌输
➢扩初/施工图设计任务书：着重于结构成本控制。
➢结构设计总说明：往往一句话涉及的工程量很大！ 通用性越强越浪费成本！
每项设计要求必须与设计方充分沟通，并达成共识。
结构成本优化控制指引 10
二、结构成本控制的管理思路
抗震等级每提高一级，内力放大系数、构造措施均提高一级。
当建筑物高度超过且接近分界点时，尽量通过优化层高、标准层面积、 楼层数，使建筑物高度按照高度分界点控制。
结构成本优化控制指引 13
三、结构成本控制的技术关键点
建筑物高度的控制
对结构成本的影响因素
建筑物高度、风荷载大小、地震设防烈度
对结构成本的影响程度
结构成本优化控制指引 20
三、结构成本控制的技术关键点
建筑物高宽比超限的控制
《高规》4.2.3条规定：A级高度钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过 表4.2.3-1的数值 。
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结构成本优化设计的技术要点和方法
一、结构成本控制的意义
控制结构成本，并不会导致结构的安全储备的降低，而是要取消
掉其中的无效成本。
结构成本的降低是指通过积极化的设计，在保证工程质量的同时去除无效的结构成本，以达到最小的投入产出比。
二、结构成本控制的管理思路及方法
结构成本控制必须贯穿整个设计和策划的全过程，包括前期论证及策划阶段的地质情况调查、规划阶段的初勘、方案阶段的结构介入、扩初阶段对结构方案的优化、施工图阶段给设计院灌输成本意识及施工图配合阶段变更、签证的管理。
（一）设计院的选择（主要指扩初设计和施工图设计阶段）
1、更应注重对设计团队的选择，而不是对设计院的选择。
2、培养能长期合作的战略伙伴，但必须不只一家。
3、分阶段进行设计成果的后评估。
4、注重专业负责人的选择。
（二）设计费的合理取值
设计费可略高于当地的平均水平值、略高于设计院的心理预期，对于调动设计院的积极性，保证设计质量行之有效。
（三）设计周期的合理确定
对于一个项目来说，设计周期越短越好，因此要在保证质量、不增加成本的前提下，尽量缩短设计周期，这就需要在决策导向上予以保证，
并合理利用工序的前置和搭接时间，积极推广标准化设计；另外，要想快，创新点就要尽量少。
（四）设计过程中必须控制的关键环节
1、结构体系的确定及主要平面布置图
2、基础的选型及设计图
3、电算模型及计算系数的取值
4、地下室的布置及样板配筋图
5、标准层的布置及截面配筋图
6、结构转换层的布置及配筋层图
三、事前控制的要点
事先控制是成本管理的重中之重，并且是全过程的！
（一）限额设计（合同的引入及应用）
1、限额的内容——应该是那些可控的、易离散的。
如钢筋和砼的含量，停车位的面积等）
2、限额的数值——应比市场水平略低
3、限额的弹性——具体项目允许适当的调整范围
4、双赢的思想——奖罚分明
（二）必须重视和提前输入的技术原则
1、《结构设计统一技术措施》
2、《结构设计总说明》
3、《标准构造做法》
（三）施工图审查公司选择。