土木工程建筑結構設計優(yōu)化分析

薛彪

合肥水泥研究設計院有限公司 安徽合肥 230051

土木工程建筑結構的安全穩(wěn)定直接決定著整個土木工程的工程質量和建筑壽命，更關系著廣大人民的生命和財產安全。因此，在土木工程結構工程的設計階段必須充分考慮影響工程質量的各種因素，充分運用優(yōu)化技術消除施工設計中的各種缺陷，從而確保土木工程結構設計的施工順利和質量達標，促進我國建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展[1]。

1 土木工程結構設計概述

土木工程建筑結構設計通常涵蓋了上部結構設計以及基礎設計。其中，基礎設計依托工程地質勘測包括、上部結構類型、上部結構的荷載效應，以及實際施工技術水平、材料供應情況，進而對基礎形式以及材料強度等級的確定，通常情況下，分為淺基礎以及深基礎；基礎底面積的確定以及地基承載力的驗算，以及基礎內力計算及配筋計算；對必要的結構措施進行確定。上部結構的設計，主要分為了框架結構、框架剪力墻結構、剪力墻結構、框架核心筒結構、筒中筒結構、砌體結構。在設計過程中，根據建筑設計對結構體系進行確定，對結構的材料進行確定；平面布置結構，初步選用材料類型以及強度等級等，對構建的截面尺寸進行初步確定；結構荷載計算以及各種荷載作用下，結構內力的綜合分析；載荷效應組合；構件的截面設計。在設計過程中，還涵蓋了一些必要結構措施，應根據結構專業(yè)知識規(guī)范設計。此外，土木工程結構設計，是工程的前期準備工作，如前期設計工作質量不符合標準，影響后續(xù)施工順利的同時，甚至會出現嚴重的安全事故，對建筑企業(yè)建筑成本造成了提升的同時，威脅到了施工人員的人身安全，對整體建筑質量水平造成了一定的影響。土木工程結構的設計更是關系到了國家的事業(yè)發(fā)展以及國民的生命安全，隨著我國社會經濟建設的變革，建筑事業(yè)在我國建設發(fā)展中扮演的角色愈發(fā)重要，只有做好土木工程結構設計，以此保障工程符合國家建筑標準，推動了我國建筑事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的同時，切實為我國社會建設提供有力支撐[2]。

2 土木工程建筑結構設計的優(yōu)化措施

2.1 科學構建土木工程建筑設計的模型

在具體的土木工程結構設計優(yōu)化中，需要精準科學化的對土木工程建筑結構進行模型建構。首先，就是需要科學選擇變量。變量就是在土木工程建筑設計中可以用來進一步優(yōu)化的參數值，通常而言在設計優(yōu)化前需要整體性分析建筑結構的各項性能，認真了解需要優(yōu)化的內容點以及關鍵點，從而對整體的設計方案能有全面的掌握認識，同時也要考慮建筑建設中其他因素的影響。從具體的結構優(yōu)化環(huán)節(jié)來看，特別是相關工程涉及到的細節(jié)參數，需要作為優(yōu)化的理論依據，在選擇最佳方案時在其中做合理的取舍，參考土木工程建設的參數，明確數據目標，最大限度降低對建筑的直接性影響，同時降低設計優(yōu)化所帶來的偏差；然后是科學化選擇優(yōu)化函數，在以實用性跟穩(wěn)定性的前提下，既要做好成本控制，同時對房屋整體結構、尺寸、用料等進行合理選擇，保障穩(wěn)定，再結合具體施工的條件，最終合理施工。

2.2 結構施工圖設計中的優(yōu)化

設計圖紙的質量在一定程度上與土木工程結構的質量有直接關系，有關人員應充分重視設計圖紙的質量保障，并在此基礎上進行綜合考慮，以此保障設計圖紙的安全性、經濟性以及可行性。此外，鑒于施工人員自身素養(yǎng)以及理解能力存在一定差異化，因此，在設計圖紙的過程中，設計人員要對設計圖紙進行明晰化理解，對每個設計環(huán)節(jié)進行詳細說明，并在設計圖紙的過程中突出建筑結構施工的重要性因素，規(guī)避后期施工過程中，出現設計質量的問題或施工人員施工差異導致返工，切實保障了企業(yè)經濟效益的同時，全面提高了土木結構設計的安全性。土木工程結構交付使用后，建筑責任主體方應對建筑的使用要求進行嚴格把控，建筑應按設計條件進行使用，規(guī)避出現超設計標準的現象，避免對土木工程結構造成可靠度降低的影響。

2.3 計算機技術的有效運用

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，必須將計算機技術與土木工程結構優(yōu)化設計進行全面融合，保證其可以利用計算機的性能，對優(yōu)化設計進行全面的提升。例如，在進行模型搭建過程當中，可以基于BIM技術，對土木工程建筑結構進行三維構建，通過模型幫助相關的施工人員確定如何有效的進行配比。BIM技術可以對相關的數據進行處理，生成可變動的三維模型，完成土木工程結構優(yōu)化設計。通過數據，確定材料之間的搭配，完成優(yōu)化。此外，在材料與承重應力之間的關系，可以通過計算機的測量，優(yōu)化方案的數據，以確保土木工程整體結構的有效模擬。同時，通過計算機生成的電子統(tǒng)計圖，可以避免在后續(xù)工程當中出現遺失或損壞。相關的施工人員可以將其保存在手機當中，在施工時依照施工圖的整體指示，找到最佳的配比點。電子施工圖可以根據工程當中突發(fā)的意外情況進行及時更改，以保證其自有功能的準確性。在設計過程當中，相關的施工人員必須根據施工圖的可行性以及可用性進行全面觀察，根據相關的設計工作進行全面推動，減少相關的設計偏差，完成有效的價值提升[3]。

3 結語

在土木工程結構工程設計中有效運用優(yōu)化技術，不僅可以提高土木工程的工程質量，同時可以降低施工成本并提升建筑美感。在優(yōu)化技術的實際運用過程中，需要根據實際情況合理選擇優(yōu)化方法，不斷提高設計水平和優(yōu)化能力，從而促進我國建筑行業(yè)的不斷向前發(fā)展。