土木工程建筑结构设计优化分析

薛彪

合肥水泥研究设计院有限公司 安徽合肥 230051

土木工程建筑结构的安全稳定直接决定着整个土木工程的工程质量和建筑寿命，更关系着广大人民的生命和财产安全。因此，在土木工程结构工程的设计阶段必须充分考虑影响工程质量的各种因素，充分运用优化技术消除施工设计中的各种缺陷，从而确保土木工程结构设计的施工顺利和质量达标，促进我国建筑行业的可持续性发展[1]。

1 土木工程结构设计概述

土木工程建筑结构设计通常涵盖了上部结构设计以及基础设计。其中，基础设计依托工程地质勘测包括、上部结构类型、上部结构的荷载效应，以及实际施工技术水平、材料供应情况，进而对基础形式以及材料强度等级的确定，通常情况下，分为浅基础以及深基础；基础底面积的确定以及地基承载力的验算，以及基础内力计算及配筋计算；对必要的结构措施进行确定。上部结构的设计，主要分为了框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、框架核心筒结构、筒中筒结构、砌体结构。在设计过程中，根据建筑设计对结构体系进行确定，对结构的材料进行确定；平面布置结构，初步选用材料类型以及强度等级等，对构建的截面尺寸进行初步确定；结构荷载计算以及各种荷载作用下，结构内力的综合分析；载荷效应组合；构件的截面设计。在设计过程中，还涵盖了一些必要结构措施，应根据结构专业知识规范设计。此外，土木工程结构设计，是工程的前期准备工作，如前期设计工作质量不符合标准，影响后续施工顺利的同时，甚至会出现严重的安全事故，对建筑企业建筑成本造成了提升的同时，威胁到了施工人员的人身安全，对整体建筑质量水平造成了一定的影响。土木工程结构的设计更是关系到了国家的事业发展以及国民的生命安全，随着我国社会经济建设的变革，建筑事业在我国建设发展中扮演的角色愈发重要，只有做好土木工程结构设计，以此保障工程符合国家建筑标准，推动了我国建筑事业稳定发展的同时，切实为我国社会建设提供有力支撑[2]。

2 土木工程建筑结构设计的优化措施

2.1 科学构建土木工程建筑设计的模型

在具体的土木工程结构设计优化中，需要精准科学化的对土木工程建筑结构进行模型建构。首先，就是需要科学选择变量。变量就是在土木工程建筑设计中可以用来进一步优化的参数值，通常而言在设计优化前需要整体性分析建筑结构的各项性能，认真了解需要优化的内容点以及关键点，从而对整体的设计方案能有全面的掌握认识，同时也要考虑建筑建设中其他因素的影响。从具体的结构优化环节来看，特别是相关工程涉及到的细节参数，需要作为优化的理论依据，在选择最佳方案时在其中做合理的取舍，参考土木工程建设的参数，明确数据目标，最大限度降低对建筑的直接性影响，同时降低设计优化所带来的偏差；然后是科学化选择优化函数，在以实用性跟稳定性的前提下，既要做好成本控制，同时对房屋整体结构、尺寸、用料等进行合理选择，保障稳定，再结合具体施工的条件，最终合理施工。

2.2 结构施工图设计中的优化

设计图纸的质量在一定程度上与土木工程结构的质量有直接关系，有关人员应充分重视设计图纸的质量保障，并在此基础上进行综合考虑，以此保障设计图纸的安全性、经济性以及可行性。此外，鉴于施工人员自身素养以及理解能力存在一定差异化，因此，在设计图纸的过程中，设计人员要对设计图纸进行明晰化理解，对每个设计环节进行详细说明，并在设计图纸的过程中突出建筑结构施工的重要性因素，规避后期施工过程中，出现设计质量的问题或施工人员施工差异导致返工，切实保障了企业经济效益的同时，全面提高了土木结构设计的安全性。土木工程结构交付使用后，建筑责任主体方应对建筑的使用要求进行严格把控，建筑应按设计条件进行使用，规避出现超设计标准的现象，避免对土木工程结构造成可靠度降低的影响。

2.3 计算机技术的有效运用

随着我国科学技术的不断发展，必须将计算机技术与土木工程结构优化设计进行全面融合，保证其可以利用计算机的性能，对优化设计进行全面的提升。例如，在进行模型搭建过程当中，可以基于BIM技术，对土木工程建筑结构进行三维构建，通过模型帮助相关的施工人员确定如何有效的进行配比。BIM技术可以对相关的数据进行处理，生成可变动的三维模型，完成土木工程结构优化设计。通过数据，确定材料之间的搭配，完成优化。此外，在材料与承重应力之间的关系，可以通过计算机的测量，优化方案的数据，以确保土木工程整体结构的有效模拟。同时，通过计算机生成的电子统计图，可以避免在后续工程当中出现遗失或损坏。相关的施工人员可以将其保存在手机当中，在施工时依照施工图的整体指示，找到最佳的配比点。电子施工图可以根据工程当中突发的意外情况进行及时更改，以保证其自有功能的准确性。在设计过程当中，相关的施工人员必须根据施工图的可行性以及可用性进行全面观察，根据相关的设计工作进行全面推动，减少相关的设计偏差，完成有效的价值提升[3]。

3 结语

在土木工程结构工程设计中有效运用优化技术，不仅可以提高土木工程的工程质量，同时可以降低施工成本并提升建筑美感。在优化技术的实际运用过程中，需要根据实际情况合理选择优化方法，不断提高设计水平和优化能力，从而促进我国建筑行业的不断向前发展。