基于土木工程建筑结构设计的优化分析

张家沛

摘  要：现阶段的土木工程规划设计范围正在快速扩大，工程设计人员针对土木工程的建筑体系结构只有做到了科学进行规划设计，才能确保土木工程发挥出最优的预期实践效益，并且合理降低与控制土木工程的后期施工成本。由此能够判断得出，建筑结构设计的重要环节过程必须得到工程设计人员充分重视，旨在全面促进土木工程的建筑体系结构荷载性能优化，树立工程设计单位的良好信誉形象。

关键词：土木工程;建筑结构设计;优化

为了提升现代建筑的质量，合理利用空间资源，做好建筑结构设计工作，建筑设计者必须合理运用建筑结构设计优化方法，强化建筑结构的安全性能与稳定性，选择较为合理的变量与目标参数，对不同环节的建筑建造活动进行全面优化，达成节约成本、提升建筑建造质量的基本目标。

1土木工程建筑结构设计的重要意义

建筑结构设计的基本含义在于工程设计人员运用整体规划的思路方法来构建土木工程图纸，确保针对建筑物的各个体系结构部位完整包含在现有的工程图纸范围，并且选择适宜的土木工程建筑材料种类。因此从根本上来讲，对于土木工程全面实施建筑结构的优化设计工作旨在保障建筑物的安全坚固性能达标，确保维护工程建筑物的使用人员安全权益。工程设计人员通过合理规划土木工程图纸，应当能够严格确保土木建筑结构满足最基本的工程质量检测指标，进而实现节约土木工程资源以及延长工程使用期限的效果。近些年以来，土木工程的现有建筑规模正在实现全面扩展。工程设计人员针对土木工程的建筑总体结构图纸应当着眼于合理优化设计，充分确保经过科学优化调整后的建筑工程图纸能够正确指导土木施工环节。工程设计人员针对土木工程的所在区域基本地质特征、建筑抗震等级、建筑物的支撑体系荷载性能等关键影响因素必须进行综合性的考虑判断，旨在全面促进土木工程的现有结构体系优化，均匀分配建筑物的各个主体结构部位荷载。

2土木工程建筑结构设计的优化措施对策

2.1建筑整体结构设计技术优化

建筑工程整体结构设计是建筑结构设计工作的核心环节，其设计质量和水平将对建筑工程结构的抗侧能力、抗震能力以及对资源的消耗程度等产生重要的影响，因此，在设计实践中应不断总结实践经验，按照设计规范要求对设计方案进行技术优化。目前，在建筑国内工程整体结构设计中大多采用的是框架结构、短肢剪力墙结构以及框剪结构等结构类型，其中框架结构设计需要采用较大截面的墙柱结构，会影响建筑工程内部空间的利用率。而短肢剪力墙结构对建筑材料的消耗相对较少，且能够有效提高建筑工程整体结构的抗震性能。框剪结构则能够广泛适应多种环境条件下的建筑工程结构设计要求，且其抗侧性能以及抗震性能较为突出。不同的建筑工程结构形式的性能特点存在一定的差异，设计人员应根据建筑工程的具体情况，通过对各项影响因素的综合分析对建筑工程整体结构设计方案进行技术优化，以提高建筑结构的安全性和稳定性，降低工程造价，使建筑工程项目能够实现更大的社会经济效益。

2.2建筑基础结构设计技术优化

建筑基础结构设计对保证建筑结构的安全稳定以及控制工程造价均会产生较大的影响，因此，要对此环节进行技术优化。目前，在建筑工程基础结构设计中，桩基础结构被广泛应用。比较常见的桩基础主要包括预制桩以及灌注桩等类型。其中灌注桩虽然能够较好地满足建筑基础结构承载上部荷载、总重控制以及沉降控制要求，但是，其施工工期相对较长。而预制桩由于可以采用工厂化方式进行批量规模生产加工，所以其施工效率较高，能够有效加快施工进度。设计人员应根据建筑工程的实际情况以及工期要求等优化选择相应的桩基结构。同时，为了适应建筑深基坑的要求，合理控制作用于桩身以及桩端部分的地基土压力，设计人员还应优化设计桩身长度，以降低摩擦阻力，提高桩身结构的稳定性。此外，在建筑基础结构的桩位设计中，应尽量即将轴线桩设置于建筑剪力墙结构的下方，以达到控制底板厚度以及减少钢筋等资源的消耗量的目的，从而实现对建筑基础结构的技术优化。

2.3构建建筑设计模型，科学选择变量

为在短时间内检验不同类型设计方案的合理性，找对优化方向，必须利用数字化软件搭建建筑模型，选择贴近实际的建筑内部参数变量，为建筑结构设计的进一步优化打好基础，在搭建数据模型、优化设计方案之前，建筑设计师可立足整体性角度分析某一建造方案中建筑的各项基本性能，把握后期结构优化的切入点与关键点，对影响整体方案应用效果的关键因素有准确的认识，例如地基土层的厚度、承载力以及空气湿度等，将建筑工程所涉及的各类参数引入建筑结构模型之中，让结构设计优化工作获得可靠的数据支持，建筑设计者必须基于数字化建筑模型，分析各类因素与环境条件对建筑使用性能所产生的负面、正面影响，控制后期结构优化工作给建筑设计方案精确度带来的偏差，选择能够提升优化效果的函数与计量标准，在保证现代建筑的安全性、实用性的前提下，突出建筑结构优化设计工作的经济性，压低建筑工程成本，合理选择较为适宜的建筑结构、技术器材使用方式、建筑材料，结合具体环境条件，调整施工工艺，全面提升建筑建造效率。建筑设计师可基于数字化模型对各类变量进行精确计算，选择经过实践验证有效的计算方法，根据建筑的整体功能与住户所提出的质量要求，设计配套的数据分析标准，对主要的变量数据进行模拟运算，整合并深入研究基于模型和函数进行的数字化模拟活动的统计结果，发现建筑设计方案的潜在缺陷与固有优势，平衡能够对建筑质量产生影响的主要变量，把握各个建筑设计方案的技术含量、经济效益大小，对建筑的设计功能布局进行研究。

2.4优化建筑上部结构

建筑设计者必须基于数字化模型，选择正确措施优化系统设计方案，坚持合理性、科学性原则，优化建筑内部剪力墙结构的设计思路，让建筑内部剪力墙數量保持在合理范围内，控制剪力墙的建造方式，强化建筑结构的刚度、强度，减少各类安全事故发生的概率，让我国现代建筑有能力应对地震、泥石流、台风等自然灾害，防止发生墙体破裂、管道泄漏等问题，给广大住户提供一个较为安全的居住环境。建筑设计师应当保证剪力墙重量均匀地分布于楼层整个横截面上，使用钢筋混凝土制作的梁柱支撑剪力墙，让高层建筑中不同楼层的结构中心保持一致，突出建筑平面的刚度，建筑设计师可在保证建筑结构稳定性的前提下，调整剪力墙的水平方向和承重能力，处理好角度平衡性问题，强化剪力墙的延展性，根据现代建筑项目的整体质量要求、参数指标，对在现场搜集到的数据进行分析研究，争取满足工程的实际质量需求。

3结语

综上所述，在现代土木工程建筑结构设计工作中，应运用现代化的结构设计理念以及先进的技术手段对建筑结构主体、平面、细部以及各相关结构设计环节进行优化。同时，在建筑结构设计中还应结合现代电气系统技术要求、给排水系统技术要求等优化建筑结构设计方案，完善建筑功能。此外，现代建筑结构设计还应充分考虑建筑外观美观性要求等要素，通过对设计方案的技术优化全面提高建筑结构设计的水平和质量，使建筑工程更加安全、稳定、美观且具有较高的经济性和美观性，从而推动我国建筑行业的现代化发展。

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