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土木工程建筑结构设计的优化分析

发表时间：2020/11/17 来源：《基层建设》2020年第22期作者：吕林致

[导读] 摘要：土木工程建筑结构设计优化的主要目的是强化结构合理性、经济性，结构设计能够为项目施工提供依据。

        上海河图工程股份有限公司武汉分公司湖北武汉 430074
        摘要：土木工程建筑结构设计优化的主要目的是强化结构合理性、经济性，结构设计能够为项目施工提供依据。文章通过对结构设计优化需要考虑的问题进行分析，对土木工程建筑结构设计优化展开探讨。
        关键词：土木工程；建筑结构；结构设计；设计优化
        引言
        要想进一步提升房屋建筑的设计水准以及质量，就需要增强对房屋建筑构造的优化以及设计。通过持续满足人们对房屋建筑的外观、稳定性以及功能性，持续改进构造设计，进一步实现降低能源消耗，降低房屋建筑的建造成本，提升建筑工程企业的经济收益，并最后提升建筑企业在市场当中的竞争能力。除此之外，房屋建筑的安全性将会对居住人员的居住安全造成直接的影响，为了避免房屋建筑构造设计漏洞的形成，提升房屋建筑的安全性能，需要对房屋建筑构造设计进行有效地改进，进一步的提升房屋建筑构造设计方案的安全性以及可行性。
        1房屋建筑结构设计中应用优化设计需考虑的问题
        在房屋建筑结构优化设计中，需要保证其具有良好的设计结果，并且需要将建筑的功能性体现出来，同时保证其安全性与美观性需要满足实际建设需求，进而符合人们心中的设计标准，以满足人们对建筑的整体要求。因此在应用优化设计期间，需要对整体的房屋建筑结构进行全面分析，并且结合一些优化技术对结构中每一个项目加以改进与优化，然后需要对整个结构进行细节划分，最后结合实际情况对整体结构和细节结构的优化分析，保证建筑结构中每一个单位都得到最大的优化与改进。另外，在基础房屋结构设计中，很多工程师并没有充分认知施工现场的地质条件，只是结合施工单位所给出的各种文件和自己的设计经验所给出的设计方案，不仅不具备科学性与合理性，同时基于每个工程项目的不同之处，这些做法具备一定的片面性，没有整体的依据可寻。另外对一些建筑地基处理时，尤其是软弱地基中，很多工程师也都是在结合自身的经验来进行施工设计，同时也会选择一些成本较低的方法来进行施工，并没有将地基的承载能力进行充分考虑，进而导致房屋结构容易出现坍塌的问题，为人们的生命安全造成极大的影响，进而影响着整体施工的质量。
        2当前建筑结构设计中所存在的待优化问题
        解决当前建筑结构设计存在问题能够有针对性地对建筑结构设计方法进行优化，使得优化作用更具效率和有效性。首先，结构性能偏低，纵观我国目前情况，土木结构设计的稳定性偏低。土木工程结构设计有待提高，面临突发问题时解决问题的能力也有待提高。土木建设结构中会出现损坏，倒塌等问题。如峨眉山地震、汶川地震引起的房屋倒塌和人员伤亡，因此，时刻谨记土木工程稳定性的重要性。其次，施工场地地质条件的偏差。在进行具体建筑物的结构设计时，需要进行详细的定时调查等综合前期勘测工作，以确保后续设计的合理性和安全性、保障施工的顺利进行。而在具体的施工过程中，却经常出现施工单位具体工程和设计单位的图纸对施工的具体要求不符合的情况，从而发现所勘察的地质条件与现状地貌不相符合，使得在具体施工过程中对建筑的基槽开挖时无法达到相应的深度，为后续的建筑施工埋下了较大的安全隐患。另外，建筑建构布置缺乏科学性。为了满足当前人们的审美需求，一些建筑设计师在进行结构设计时采用了不规则的结构设计形态。而实际上，在不规则的形态中，常常出现结构布置不合理、不稳定的现象导致整个建筑结构的抗震性不够。
        3土木工程建筑结构设计的优化策略
        3.1设计变量选择
        社会发展越来越快，人们对房屋使用要求不断提高，提高房屋设计质量不仅能够满足人们的使用要求，还能够大幅度增加其使用价值，包括美学价值、经济价值以及社会价值。与此同时，加强建筑结构的优化设计，还能够全面降低建筑投资成本，节约施工材料，同时又能对建筑周围的环境给予保护，为用户打造出一个优质的居住环境和工作环境。

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对建筑结构的设计进行优化，就是在原始设计方案的基础上改进与完善房屋结构设计以及设计变量的合理化选择，良好的设计变量选择使房屋建筑模型更为融洽，其房屋剩余空间资源得到充分利用，进一步满足人们对房屋的实际使用需求，保障房屋建筑结构设计体系的合理和安全。
        3.2实现建筑材料利用率的最大化
        建筑结构地基基础设计的优化和改进要在保障安全性、稳定性和经济性的基础上实现建筑材料利用率的最大化。建筑结构地基基础设计的优化和改善要根据建筑物对使用功能的要求以及地质条件的不同选择合理的优化方案，针对钢筋混凝土桩基础结构，可以选择抗压性能好、高标号的混凝土材料，在满足设计承载力的基础上减小结构构件的截面，从而增加建筑结构的使用空间。针对地下连续梁等地基基础结构，在保障建筑预算造价的前提下选择高强度的钢筋，从而降低建筑地基基础结构的总钢筋量。在进行建筑结构地基基础设计时要根据钢筋和混凝土的强度进行合理搭配，确保钢筋的强度与混凝土的强度相匹配，在保障建筑结构地基基础承载力的基础上最大限度地发挥出建筑材料的优良性能，从而降低建筑结构的总造价，提升建筑工程项目的经济效益。
        3.3概念设计优化技术
        概念设计技术应用不能将其全面地应用计算机软件设计，而是需要将人工与计算机技术相互结合，然后才能将概念设计的作用和优势充分发挥出来，同时在一些相关的参数设计方面，设计人员也应当结合相关的标准进行设计，并不是全面地依赖计算机软件的分析。计算机虽然可以计算一些专业的数据，但是其不能结合建筑的实际情况加以分析，同时也不能对人们的具体需求做出了解，进而使整个建筑失去了其原有的设计结果，因此要想保证建筑设计满足实际需求，需要将计算机技术的优势结合实际情况与人工作业的模式，实现最终的设计方案落实，最后设计人员对其进行分析与改进，将计算机技术与概念设计优化技术相互结合，为建筑结构的优化设计效用落实奠定基础。
        3.4规范防震设计
        建筑结构的优化设计，最重要的目标是提升整体结构的稳定性，减少地震等自然灾害对人力、财力的负面影响。因此，在对建筑结构优化设计方案进行提升时，应当充分规划结构中的防震设计，着重注意对截面的高度确定和调整。同时需要对不同的主轴方向和水平方向上的承重柱进行抗震防范分析与计算，充分考虑到整个建筑结构横纵方向的框架的稳定作用，不能存在偏差。避免出现忽略框架或几点钟箍筋与纵筋的实际配置情况和地震作用下产生力的疏导，在实际的设计与施工过程中出现配筋不足的现象。
        3.5注重综合考虑设计的科学性、经济性、提高精细化设计成效
        土木工程结构设计中，工程质量安全性能是工程建设中最需要保证的，是建设的核心部分，要将建筑工程结构设计的合理视为重点。在着重考虑安全建设的同时，也要把建设资金成本最小化，两者兼顾是需要设计单位和开发商清晰明确认识到的。保证工程全部建设资金在投资建设预算以内，开发商能承担的经济成本，工程质量也达到预期的效果。在大致做完面部设计，有多余资金预算的可进行精细化设计，使工程结构内部和外部完成效果更佳。
        结语
        综上所述，随着我们国家社会经济的持续进展，人们的生活水准也得到了极大提升，在将来，人们对房屋建筑的要求也会逐渐增高，房屋建筑构造设计将要面临的挑战也会逐渐增多，这就要求设计人员能够做好地基现场勘察与设计工作，强化基础结构的稳定性，为项目整体发展提供依据。
        参考文献
        [1]曾璐．土木工程结构设计存在的问题及对策[J]．中国房地产业•下旬，2018,(05).
        [2]程文刚.高层建筑基础设计的优化探讨[J].现代物业(上旬刊),2015(6): 30-31.
        [3]张绍坤.建筑地基勘察与地基基础设计优化分析[J].资源信息与工程, 2016(6):140-141.