土木工程建筑結構設計優化分析

郭維陽

（綠地控股集團江蘇房地產事業部，江蘇南京 210006）

0 引言

如今我國已經步入新時代，經濟、科技、文化等發展越來越快，城市化進程也不斷提高，越來越多的建筑顯現出來。但有些危樓爛尾樓也在時間的飛逝中顯現出來，同時也被人民和市場淘汰。因此，如何優化土木工程建筑結構設計成了頭等問題。接下來將從它的影響因素進行分析，并找出對策。

1 何為土木工程建筑結構設計

“結構優化設計是指在約定約束條件下，按某種目標，如重量最輕、成本最低、剛度最大等，求出最好的設計方案，曾稱為結構最佳設計或者結構最優設計。相對于“結構分析而言”，又稱為“結構綜合”；如以結構的重量最小為目標，則稱為最小重量設計，能夠相應地減少投資金額，土木工程建筑結構優化設計，是實現建筑本體功能與建筑投資成本的關鍵性手段。”簡單來說，土木工程建筑結構設計的目的是利用最少的投資成本來進行最優的建筑工程。

2 影響土木工程建筑結構設計的因素

2.1 關于土木工程建筑圖紙的設計

眾所周知，設計圖紙是建筑工程的基礎，之后的建筑過程都是由圖紙展開來的，所以對于整個施工環節來說，建筑施工圖紙有著非常重要的作用。在設計土木工程建筑圖紙時必須要遵從以下幾個原則：

2.1.1 功能性原則

建筑所存在的意義就是為了滿足人類的物質生存的需要，當基礎的住房需求得到滿足時，還要滿足堅實性，協調性，舒適性等綜合性角度的需求，從最大的方面滿足用戶的需求，從最高程度上達到建筑存在的意義。

2.1.2 安全性原則

建筑作為人類生存的基礎環境，與人類存在密切聯系。在汶川大地震過后，人民和建筑設計師就越來越注重房屋的安全性，在這方面，尤其是地基的穩定，房屋結構的形成，構件的設計是最為重要的。所以，安全性為首要因素。

2.1.3 環保性原則

在物質經濟騰飛的當代，經濟發展是首要因素，但環保是可持續發展的基礎。建筑工程所需要的建筑資源是非常多且種類不一樣，而在持續發展的理念下，在進行結構設計時除了要保證建筑材料的功能的穩定，還應做好對資源利用的有效性，廢物資源的可回收利用，要可持續發展，綠色環保建筑[2]。

2.1.4 經濟性原則

經濟性是指通過建筑結構優化，從而最大限度節約成本，減少建設成本。對土木工程建筑結構進行設計優化時，還應從設計成本上進行分析，控制好結構設計造價，在滿足市場經濟要求基礎上提高對各項資源的合理配置，不僅要提高建筑的整體質量，還可以節約成本，減少造價。

2.1.5 提高建筑舒適度原則

一個好的建筑物，應該是從建筑、結構、裝飾裝修到排水、暖通、空調、燃氣、電氣安裝、屋內設計等各專業的優化設計組合，是整體優化設計。提高建筑舒適度，人民的居家幸福感才可以提高。

2.1.6 不同構件采用不同安全系數原則

例如，現澆鋼筋混凝土樓板的約束作用，可以在很大程度上提高樓蓋梁的承載能力，最高時可提高約1.5 倍。要了解出不同構件的特點，針對性的采用不同的安全系數的原則，要積極開拓新的設計理念，從而提高整個建筑的構件系統，從各個部分滿足各個部分的安全系數的需求。

2.1.7 房屋建造對于環境的污染原則

隨著我國社會的不斷發展，我國人民對于物質文化的要求逐漸改變為精神文化的提高，并且環境的保護意識也越來越提高。對于房屋建造過程中不僅要注重用環保建材，還要檢測空氣、河流的污染程度等問題。并且更要注重是否打擾到普通居民的生活，為旁邊居住的居民提供一個良好的居住建造環境。

2.2 整體抗震牢固性

眾所周知，我國幅員遼闊，不同地區有不同的地質條件，所以在進行土木工程建筑設計時要根據不同地區的地質條件，以及土木工程本身的復雜性進行考究，特別是我國地震多發地區，由于地震發生時所產生的動能是有很多種，所以整體的抗震牢固性是當下土木工程的重點。我們不能也不會忘記汶川地震的悲痛記憶。另外，為了保證施工過程的安全性和施工完成時的質量保證。增加抗震牢固性不僅可以保障施工過程中施工人員在抵擋自然災害的安全，也可以根據實際情況進行建筑，從而有效保證建筑的質量[3]。

2.3 土木工程建筑結構的耐久性

土木工程建筑結構的耐久性是工程結構設計的重點，所以對其要求是非常認真嚴謹的，要考慮很多方面的因素，根據具體情況進行考察，然后進行符合實際的設計。據調查，我國在混凝土結構施工中，經常會發生因為鋼筋保護不到位導致生銹進而使混凝土腐爛現象發生的事情，而通常這種事情發生的后果就是導致安全事故的發生，大大縮短了土木工程建筑結構的使用壽命，從而導致這些建筑成為危樓爛尾樓，浪費土地資源，這與環保理念是背道而馳的。

2.4 土木工程建筑結構的美化性

對于現代人來說，任何美好的事物都是令人賞心悅目的。因此，對于土木工程建筑來說，美化性也是必不可少的一項。在設計圖紙時，要在保證土木工程安全性的前提下，增強其設計性與美觀性。

3 提高土木工程建筑結構施工質量有效方案

3.1 對圖紙的設計要更加精細

上述所說圖紙是建筑工程的基礎，同時也是保障施工過程的重點資料，施工設計人員會根據設計圖紙來對施工人員、施工過程進行預判，對施工質量、安全、建筑等給予保障。據資料顯示我國建筑行業的施工人員在文化和實踐方面還存在不足，圖紙的設計也會出現缺陷與不足，所以要精細化圖紙設計。

3.2 增強建筑安全性

安全性能力的設計主要是保障建筑在自然災害發生時遭受的破壞程度可以控制到最小再實行建筑結構設計，需要做好五個方面的設計：

（1）夯實的地基。地基是決定建筑質量的基礎，安全性性能受地基的影響較高，也在很高程度決定個別建筑的安全性能力，所以在地基部分要打得夯實穩妥，這樣才能有效推進高層建筑的形成。同時也要在地基基礎上大下功夫，如何利用現代科技夯實地基也是現在的一個問題。

（2）在建筑設計中，要注重細節性的設計，注重邊邊角角。細節性的設計不僅僅體現在土木工程的用工成本上，更要體現在其建筑的整體設計上與用材選究上，細節決定成敗[4]。

（3）建筑的結構中必須要具有較高安全性能的結構，就比如采取幾何圖形的特性，保證特定區域的穩定性，從而提高建筑的穩定性，減少自然災害對建筑的影響。

（4）保障建筑空間的整體性的剛度可以規避自然災害帶來的風險。選擇有效的建筑材料，為建筑提供有效的支撐，提高建筑的整體質量。

（5）保障居住空間的整體優化性，對建筑而言，必須要規劃每個小戶的房型，整體優化居住空間的結構，從而使空間更加有質感，這也方便后續裝修，居民入住的整體情況。

只有遵循這五個原則，才能提升建筑的安全性能，在災害發生時將傷害控制到最小。

3.3 增強建筑的剛度

建筑剛度就是指受外力作用的材料，構件或結構抵抗變形的能力。那如何才能增強建筑的剛度？就是要為建筑內部結構和外部結構做好防護措施，就例如如今我國政府補貼讓每個小區都貼上隔熱板一樣，并且還需要從根本上保障建筑本身的堅硬強度，用質量好、成本預算低的混凝土，增強建筑的剛度。簡而言之，就是要從內部和外部同時保障和增強建筑的剛度。

3.4 遵循環保原則，原則生態建材

遵循環保原則，對于生態建材的選擇是非常重要的生態，建材既能夠對環境起保護作用的材料，同時又可以保障人的身體健康。并且在循環使用方面也是有很大的幫助，可以達到再生資源的利用，真正做到保護環境，不浪費資源，可以使人們入住綠色建筑。

3.5 提高設計人員的素質能力， 并且建立健全建筑業設計師管理系統

①要提高設計師的門檻，提高設計師的業務能力和素質水平，從而提高建筑業設計師的專業水平；②定期開展設計師的培訓，時代在發展，所以要不斷提高設計師專業知識能力，注重與新事物的結合；③提高設計師的溝通能力，要明確怎樣去滿足設計要求，要清楚明白的像客戶表達出設計理念；④對于圖紙的設計要結合實際情況，增強設計師的考察現場能力和隨機應變能力，要在建筑工程前去對施工現場進行勘探，并且與施工人員進行溝通，設計出符合現實的需要的設計圖紙；⑤需要注重設計師道德操守的提升，以此引導設計師全身心參與到結構設計之中，確保土木工程建設的安全順利開展；⑥建立健全設計師管理系統，統一行業的規則和獎懲制度，為從業人員定一個道德目標準則，提升整個設計師行業的風氣。

4 結束語

不斷提高土木工程建筑結構設計，才能夠不斷提高人民生活的質量，并且也會提高我國建筑業的能力水平，也會大大提高我國建筑師的整體發展。只有當土木工程建筑結構設計的水平不斷提升時，整體的建筑水平才會上升，對土地資源，自然環境資源和建造資源才可以綠色環保的重復利用，真正做到不污染自然環境。