摘要：近年来在社会经济的快速发展下，建筑的增长和数量也正在稳步上升，对建筑的标准也越来越高。因此，对土木工程建筑结构设计进行优化，不仅能提供更科学的方法来建造，确保建筑特性满足人们的需求，还能提高建筑企业的经济效益，降低建设成本。基于此，本文笔者就土木工程建筑结构设计的优化进行简要阐述。
关键词：土木工程；建筑结构；优化；
1 优化土木工程建筑结构设计的目的
建筑是人们生产生活的场所，其提供的功能是各项社会建设开展的基础。尤其是在社会发展日新月异的背景下，建筑也面临着更为严格的要求。房屋的安全系数，为人们的正常使用居住提供了保障。质量不达标的房屋建筑工程，不仅会造成资源的浪费，一旦投入使用，还会威胁到使用者的生命财产安全。因此，在实际施工中，绝对不能忽视房屋建筑结构设计。
在科学技术蓬勃发展的支持下，近年来房屋建筑结构设计技术水平有所进步，优化技术的应用切实地提高了设计的科学性和可靠性。相关研究指出，优化技术具备多种优点，例如能够显著节省施工能源，有助于建筑企业控制经济成本。企业能够有更加充足的资金，用于技术的创新研发，而施工技术水平又将改善施工质量，在此良性循环下，建筑行业整体水平将大幅提高。在激烈的行业竞争中，建筑企业承担着较大的生存压力，稍有落后，就面临着被市场淘汰的风险。优化技术的使用，能够为企业的发展贡献强大的力量。因为归根结底，企业间的竞争也就是建筑质量的角逐。
优化技术有助于保障房屋建筑结构设计的合理性，从根源上保障了建筑各项施工内容的顺利开展。我国建筑行业在多年来的摸索中，逐渐形成了稳定的建筑结构设计技术框架。传统的设计技术体现出多种缺陷，已经无法适应当今社会对建筑的需求。优化技术的使用，能够有效缓解这一局面，对各项资源进行科学配置，促进施工的顺利进行。
2 土木建筑结构设计中结构优化的关键点
2.1 完善设计理念
在对建筑物的结构进行优化的过程中，需要重点考虑建筑结构的可靠性，为提高建筑环境稳定性导致优化设计的工作大幅增加。为提高优化设计工作的效率，可依靠拉氏乘子等方式，重新转化部分数据，将实际设计时会造成影响的约束性因素转化为非约束性因素。在对结构重新设计改造会涉及到重新分析土木结构受力，设计人员还应时刻以建筑的质量安全为中心分析受力，调整参数。最后，设计人员应对土木建筑的整体风格、功能性设置做一个调整，保证土木建筑设计的安全性和稳定性。
2.2 确定最优方法
建筑设计师对建筑进行结构优化设计时，最重要的是找到调整建筑设计的最优法，提高建筑美观性和安全性的关键就是找到最优的设计方案。建筑师在对建筑物进行改造时，会涉及很多数据和设计条件，需要对众多数据进行计算找到最优解，通过合理的设计提升建筑物的各项性能。设计人员应根据设计理念选择最优的计算方式，将部分的附加条件有效去除，更加快速、便捷地获得计算结果，完成数据的收集和计算工作，降低工作强度。这需要设计人员挑选最为适合该设计方案的算法，实现数据快速运算，只有挑选最好的设计程序，设计人员才可以更加快速地进行设计工作。
2.3 设计结构模型
1）选择变量。每一个建筑物进行设计时都会涉及大量的数据，这些数据都会被设计人员收集、利用，作为定稿的参考数据，且部分数据可能成为设计人员设计定稿的关键。建筑项目的相关数据都可能影响设计人员的设计，很多数据都可以帮助设计人员减轻设计负担，加快工作进程，所以应合理选择数据变量，减轻设计人员的工作难度，设计出更好的设计方案。
2）合理选择函数。通常在进行结构优化设计时，应先对钢筋尺寸和建筑的横截面尺寸等数据进行合理设定，然后将这些数据成功带入选定函数中，并通过这些函数进行分析。选择合适的函数，准确的数据可以避免不必要的成本浪费，降低整个项目的工程量及建造成本。
（3）衡量施工条件。设计人员应根据施工方的实际施工情况及整个工程的预算和建造目的等因素合理判断，从而分析出需要遵守的条件，这样就可以保证该项目的设计和施工完全符合建造需求。
3 土木建筑结构设计的优化
3.1 优化整体结构体系
对于现代建筑，其不仅功能性较强，而且造型也非常复杂。所以，优化建筑整体结构体系时，要在满足建筑的功能性要求、规范要求以及造型要求的基础上，通过设计合理的结构布局，有效降低工程造价。同时，整体结构体系也会直接影响工程造价，因此，应加强对这方面工作的重视程度，结合建筑的功能，合理对建筑结构体系进行优化，以此提高建筑结构优化设计的整体效果。
3.2 优化建筑结构设计模型
对建筑结构进行优化设计时，应先建立结构模型，而后围绕该模型，完成后续工作。对于一些结构比较复杂的建筑，模型优化非常重要，因为通过模型优化能够有效地将一些复杂的造型进行简化，并利用结构分析软件对结构进行工况分析，避免在方案实施时发现问题。
3.3 变量的合理选择与目标函数的确定
通常情况下，选择设计变量时，会选择对设计产生影响比较大的参数，将影响较小的参数作为预定参数，以减少计算编程的工作量。另外，确定目标函数时，应利用函数寻找能够满足既定条件的最优解，同时要确定约束条件。优化设计结构可靠度的约束条件主要包括裂缝宽度约束、应力约束、尺寸约束以及结构强度约束等，在实际设计过程中，必须确保各种约束条件都能够满足行业规范。
3.4 优化桩基础设计
桩基础是整个建筑的根本。桩基础的作用是承载整个建筑，并将自身承受的荷载传递到周围的土层中。通常情况下，建筑结构的桩基础有预制桩和灌注桩 2 种形式。对桩基础的优化设计，主要指的是在确保施工质量不受到影响的前提条件下，科学、合理地降低工程成本。对桩基础进行优化设计时，应综合考虑建筑上部结构的荷载与地质条件，选择最为合适的桩基础类型。确定桩基础的类型后，应通过优化设计提高桩基的承载力，比如，提高桩周围土体的承载能力以及扩大桩柱的尺寸等。布置桩基时，应合理利用桩基材料的固有强度，确保桩基础可以均匀受力。
3.5 优化地下室结构
1）应在满足建筑使用要求的基础上，合理降低地下室的层高，不仅可以有效降低建筑施工中钢筋、混凝土等材料的使用量，还可以减少施工过程中土方的挖掘量，进而减少维护、维修等费用的支出；2）因为地下室结构受到的地下水的浮力以及土压力较大，需要使用大量的钢筋，所以，设计工作人员在进行优化设计时，需要对结构构件的实际受力状态进行全面、细致的分析。在确保其能够满足规范计算的基础上，实现分段配筋。
3.6 优化室内建筑结构
建筑结构设计优化时，必须保证建筑本身以及室内结构的合理性和美观性。在这个过程中，务必确保剪力墙、结构柱与建筑平面可以保持一致性，在确保结构安全的基础上，尽可能地减小剪力墙与结构柱的截面尺寸。
结束语
总而言之，在经济社会快速发展的今天，人们的生活质量在不断提高，同时也对建筑提出了更高的要求。在建筑结构设计优化的过程中，为了满足人们对建筑的要求，提高建筑质量，应综合性的考虑多方面内容，体现土木结构优化设计的效果，以此实现美观化、安全化土木结构设计的目的。
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