上海中房建筑设计有限公司 上海 200120
摘要：经济的发展，促进建筑工程项目逐渐增多。土建工程中结构设计作为建筑施工的基础环节，对于土建项目意义重大。优化技术在结构设计中的应用，对土建工程设计有巨大的促进作用，它不仅可以有效提高土建工程的各方面综合性能，有效的降低施工成本，还能在很大程度上提高建筑的安全性，更好的保障人民的生命财产安全。本文就土建工程结构设计的优化技术展开探讨。
关键词：土建工程；结构设计；技术优化
引言
相较于传统类型的房屋结构设计，应用优化技术能够有效降低建筑工程项目的整体造价，从而将工程材料的性能最大化发挥出来，协调好各个环节与工程单元之间的关系，同时全面提高土建工程的安全等级。除此之外，优化技术还有利于为工程管理决策的制定提供合理建议，从而确保“经济、实用、安全”目标的顺利达成。
1土建结构工程设计优化技术概述
1.1建筑结构设计优化的现实性意义
对于土建工程建设来说，优化结构设计是非常重要的，是将理论与实践形结合的过程，不仅能够促进我国土建工程的顺利进行，还能够有效地促进我国建筑行业得到更快的发展。对于我国的建筑来说，其质量的保障、安全性能要求是非常高的，而在实际的建设过程中，在这些方面却存在一定的问题，为了更好地避免这样的问题，就需要不断的进行建筑结构优化，充分利用结构设计优化方法，使建筑能够在结构方面的质量得到保障，这才能使得建筑有进一步发展的可能，并且也能够为建筑企业带来更高的利益。
1.2土建工程结构设计的优化方法
（1）优化准则法。优化准则法所指的即为，从土建工程为实际出发点，在开展优化设计时应当优先对设计准则展开研究的一种方法，具体表现为能量准则与满应力准则等等。优化准则法能够运用迭代法来针对所需要的准则的解来展开更准确的求解，因此需要有大量的实践经验来作为支撑。在设计中，应优先展开理论研究，以此来得到最准确的判断，确保设计结果能够接近最优状态，因此可以将其解读为是一种有效工程方法。相较于其他方法来看，优化准则法具有着收敛快的特点，所运用到的工作原理也更加的简单明了，因此实现成功率较高。其中，满应力准则是最早出现的准则之一，利用此种方式能够将工程材料的强度潜力最大化的发挥出来。除此之外，准则法还能够被应用到对弹性稳定、为位移以及自振频率等问题的处理上，设计人员可根据Kuhn-Tucker条件来计算出准则方程式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不得不提的是，优化准则法在应用的过程中也存在着一些弊端，由于此种方式更加适用于已经确定了土建结构与几何形式的工程设计中，因此在实践操作中会受到诸多客观条件的束缚，大大降低了优化准则法的作用发挥。设计人员要对实际情况和已有条件展开综合考量，如若存在着变量关系非常负责的情况，那么应当慎用此种方法。（2）数学规划法。数学规划法所指的即为，基于结构力学的基本原理，针对土建工程结构设计进行优化的一种规划方式，同时采用优选法等来寻找出最优解。在通常情况下，数学规划法比较常用于对非线性规划问题的处理，并且随着实践经验的不断增多，也衍生出了适用性更强的算法，不仅具有着更好的通用性，而且所参考的理论基础也更为全面，通过合理化运用能够有效提高最优解的准确性。需要注意的是，在土建工程结构设计中，针对特定结构来展开优化设计，仍然需要根据实际情况来展开具体分析，结合实际条件来有针对性的选择优化方法。
1.3优化技术在土建结构工程中的应用原则
结构设计工程师设计优化应遵循以下几个原则：（1）土建结构的使用设计年限需深入设计理念，土建结构的设计不应简单的追求满足载荷强度，还应当符合使用设计年限的需求，综合规划、设计、施工、使用等各个环节，确保实现预期设计使用年限；（2）充分关注土建结构的耐久性，在土建结构的建设和使用过程中，会受到来自多方面的影响，既包括地震、风雨、交通等环境的影响，也包括人为因素的影响，还有施工材料性能的自动退化等，均会在一定程度上影响土建结构的耐久性，需要引起重视；（3）重视对疲劳荷载的研究，土建结构所承担的载荷应力会对结构产生很大的影响，伤害内部结构，因此应重视对疲劳荷载的研究，特别是结构关键部位构件的抗疲劳荷载性能研究。
2土建工程建筑设计优化的措施分析
2.1土建结构设计与概念设计优化
土建工程结构的设计方案需要有多重结构与布局设计选择，在实践中，即使建筑物的结构布局已经确定好，所处的荷载状况也完全一致，那么同样也是有很多不同的分析方法可供选择。由于在分析中所能够运用到的材料、参数以及荷载取值等均不是一成不变的，因此在对一些细节问题进行处理时也要做到随机应变，尤其是对于那些无法运用PKPM、YJK等计算机软件来解决的问题，则需要由设计人员根据实际情况来展开全方位的分析，最终给出准确的判断。概念设计的核心之处就在于，根据房屋结构设计的规律和原则，同时按照土建工程项目的以往经验来展开更进一步的研究设计，从而提供出多种不同的备选方案。
2.2土建工程建筑结构功能优化
（1）土建工程空间结构优化。对于人来说，在每个空间内的活动尺度都是存在一定的比例的，并且，随着现在人们生活条件的不断提升，人们对于建筑的要求越来越高，因此，在进行建筑的设计时，要对每个建筑的每个房间的尺寸进行合理地规划。因此，设计者在进行设计时，必须要遵从这种比例规定，使得空间尺度合理，既能够满足客户要求，又不会显得空旷。另外，现代人虽与建筑的要求在不断地提升，设计者应当对用户的需求进行了解，从而在进行建筑的设计时，能够更加有效地满足用户的需求。（2）土建工程舒适度优化。人们对于现代建筑的舒适度要求是非常高的，既需要符合人体自身对于空间的比例要求，有需要充分的满足人体对于自身工作人物的需求，因此，在进行土建工程结构优化设计的过程中，舒适度方面的优化是不可忽视的。
2.3常见问题的优化技术
土建工程中结构的优化设计涉及到土建施工设计的每一个环节，需要对土建结构设计中的常见问题加以重点关注，主要包括以下几点：（1）基础设计中，基础的传力路径越短越省材料，但要满足基础的沉降和承载力的要求；注意基础的整体性能，桩筏基础的整体性优于承台桩基础，但由于桩筏基础的受力模式为整体受力，用材要多于承台桩基础。如果天然地基土的承载能力和土质等满足结构设计需求，优先采用天然地基基础，其施工方便，周期短，成本低。（2）剪力墙的布置尽量简单、规则，上下连续，避免出现刚度突变，宜少采用短肢墙。（3）框架柱断面延房屋高度可适当收进，一般低烈度区轴压比控制柱截面，上层柱轴压比较小，配筋率也较低，在满足设计要求的前提下，可以缩小截面。（4）根据设计经验，框架梁的截面高度取1/12~1/20之间，配筋率控制在1.1%~1.5%之间，梁的截面最优，最为经济。（5）框架结构的设计中，柱距应合理布置，避免出现长短跨相差太大；还应注重结构的“强柱弱梁，强剪弱弯”的概念设计。柱子不能先于梁破坏，梁的破坏是局部的，梁破坏之后结构整体还可以使用，柱子的破坏可能导致结构整体倒塌；弯曲破坏是延性的，有预兆的，断裂前会出现裂缝和下挠等现象，而剪切破坏是脆性的，无预兆的。（6）非结构构件的设计宜满足经济性、实用性、耐久性等要求。
结语
综上所述，对于我国的土建工程的结构优化设计来说，意义是非常重大的，对于我国建筑行业未来的发展也是十分重要的，因此，对于土建工程结构优化设计必须给予更多的关注。与此同时，在给予更多关注的时候，还需要坚强土建工程对于工作的落实情况，从而保证土建工程的结构设计都能够更加合理的运用到实际的施工过程中。
参考文献
[1]饶元文.结构设计优化技术及其在土建工程结构设计中的应用[J].价值工程，2015（9）.
[2]任兆斌.浅谈建筑结构设计的优化设计和现实意义[J].城市建设理论研究（电子版），2015（2）.
论文作者:闫震
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/12
标签：土建论文; 工程论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑论文; 准则论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;