摘要：近些年来，我国土木工程安全事故时有发生，为国家经济发展带来严重影响，也造成了建筑材料的严重浪费，为我国人身安全带来严重损失。因此我国相关部门出台了相关法律法规，制定了质量终身负责制，有效控制了类似事件的发生。基于此，本文主要针对土木工程建筑结构设计优化措施进行了分析，以供参考。
关键词：土木工程；建筑结构；设计优化
随着人们生活质量的不断提升，对建筑的要求也不断提高，现代建筑为了适应人们的发展需求，无论是从外形、功能还是从舒适性、安全性等方面都在不断发展进步，于是建筑结构设计的难度也不断加大，随着结构设计的重要性不断提高，已经可以用其来评判建筑行业施工质量，是推动土木工程建筑发展的重要力量。同时，随着人们对建筑结构设计的重视程度不断加大，建筑结构设计过程中的一些问题也逐渐被发现并改正，可以说得到了很大程度的提升，但是仍存在一些问题需要修改，从而近一步提升建筑结构设计质量，保证建筑结构各方面性能。
1土木工程建筑结构设计优化的必要性
在土木工程建筑结构设计过程中，使用合理的优化设计方案，不仅能够提升建筑物的使用价值，还可以同时实现建筑物的经济价值和环保价值。在优化设计方案中，节省建筑单位的资金投入，降低建设成本。建筑优化设计与传统的建筑设计相比，能够为企业带来更好的经济效益、为用户提供更好的使用体验。通过优化配置建筑施工过程中的各种资源，如建筑材料、结构布局，实现结构布局的有效结合，共同发挥更优作用，建筑物的面积随着建筑物层数的增加而增加，而要想保证建筑物的良好设计效果、稳定性和可靠性，建筑物的单位面积造价也会随之升高。通过建筑结构优化设计，便可以在这些因素之间找到协调点，实现最佳的方案设计。
2结构设计优化应用流程分析
1）结构优化模型的构建。在进行结构优化模型的构建过程中，要能够找出最合适的设计变量。对于设计变量来看，主要包含的内容是约束控制参数、目标控制参数，同时做好预定参数的选取。确定好参数以后，进行目标函数的选定，确保能够实现成本控制。2）设计相关的计算方案。在结构设计优化法的应用中，会有较多种类的非先行数据和变量。设计人员应对相关数据进行计算，把约束优化问题变成无约束问题。3）程序设计。将结构设计优化模型同计算结果有效结合，编制好相关的程序，确保程序能够有效使用。4）选定结果。通过对相关数据的计算结果进行分析，结合工程实际情况，确定最优设计方案。
3土木工程建筑结构设计优化方法的应用
3.1对建筑结构整体与局部的优化
在进行房屋的建筑设计过程中存在着复杂性、层次性这两个特点。首先，从房屋建筑结构的复杂性来说，要注意选择建筑材料，材料必须符合使用标准，还要结合具体情况，选择建筑结构类型；其次，从建筑结构设计的层次性来说，要对建筑内部做出整体优化，可从建筑局部的结构设计、建筑使用设备、电气设计、安装体系等方面着手。除此之外，可将整体结构设计与局部结构设计同时进行优化，由此形成一个综合性的结构体系，这样一来能够使房屋的安全性与合理性得到提升，而且能够减少不必要的浪费，另外，要尽力保证建筑结构整体的协调优化，保证建筑的截面面积与建筑高度相协调，避免出现墙位错误的现象，在设计过程中，还可以适当运用几何结构，从而使建筑达到简洁、美观的视觉效果。在电梯和楼梯的设计过程中，要保证其稳固性，可以在减轻其自身重力的同时注意对材料的选择。无论是进行整体结构优化还是局部结构优化都需要制定出合理的结构方案，另外，“部分决定整体”，设计人员可通过先做好局部设计方案，经过整合之后再完成整体设计，达到局部带动整体的效果。
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3.2建筑物下部地基基础结构的优化设计
在对建筑物的下部地基基础结构进行优化设计时，设计人员必须选择最为合适的方案。例如，以实际施工情况为基础选择对应的桩基类型，尽量降低工程造价，再根据桩端持力层的厚度对灌注桩的长度进行科学选择，并对集中优化设计方案进行对比，进一步筛选出最优的设计方案。例如，某建筑物结构的原设计使用的是桩筏基础，相对该结构设计进行优化，将桩筏基础改为桩基础，设置两桩承台、三桩承台、四桩承台和梁式承台。在这部分优化中，考虑的是基础传力的传递路径最短则越省材料，但是前提保证是总沉降值和不均匀沉降值。桩筏基础较桩基础而言增加了一块整体的筏板，将整体受力转变为局部受力，增加了传递的途径，但是也增加了材料的使用，虽然浪费了材料，但对控制不均匀沉降具有一定作用。
3.3合理设置建筑变形缝
在混凝土结构裂缝控制过程中，可以通过设置伸缩缝、沉降缝，将结构划分为几个自由独立变形结构单体，完善结构设计，增加抗裂构造措施在混凝土结构设计中，采用量多的小直径配筋比量少的大直径配筋更有利于抗裂。此外，在一些容易受到温度影响的楼板中，要采用双层双向配筋或配置抗温度变形钢筋网片；在水电等其它专业开洞、穿线管等减弱结构受力的地方，增设构造配筋或增加结构厚度；在容易产生变形集中的板角加设加强筋；预应力梁及大梁侧边板厚度适当增加且双层配筋等等。增加构造性配筋，虽然会增加建设成本，但对于控制建筑结构开裂会有明显的效益。
3.4剪力墙结构的优化设计
剪力墙结构在设计方案布置的过程中，要使剪力墙结构重心和建筑平面的形心相互重合，来避免建筑结构的刚度在平面上面分布不均。剪力墙的墙体要与建筑的隔墙相互重合，在剪力墙保证结构安全稳定性的前提下，增大建筑空间利用率，提高建筑工程使用的舒适度。还要尽量使剪力墙墙体的长度符合要求，进而保证剪力墙墙体安全稳定，要尽量减少剪力墙墙肢数量，降低建筑工程施工建设的难度，还要尽量节约施工材料的使用。剪力墙结构一般是从上到下进行连续设置，剪力墙不能出现重叠、悬空、错位等问题。剪力墙结构上部构造的配筋墙体要考虑到尽量缩减墙体厚度，进而降低剪力墙配筋率，使得剪力墙结构更加经济适用。
3.5框架结构的优化设计
框架结构在设计结构方案的过程中要结合结构计算，来保证柱网与柱距的合理性，进而保证框架结构的安全性与经济性。在框架结构整体的平面布局上面要降低建筑工程中部的刚度，使建筑工程两侧的刚度大大增强，进而避免扭转太大，整个建筑工程的抗震性得以增强。框架结构的柱与的截面一定要适当，不然的话容易浪费材料，截面过大的话不仅仅影响到美观，也会影响到空间使用。梁与柱的中线要尽量重合，如果梁柱中线的距离过大，可以考虑梁加腋。楼梯间的四角要设置框柱，进而增强框架结构抗倒塌的能力。
结语
综上所述，建筑结构设计优化方法是顺应建筑行业发展的产物，也是市场经济条件下对资源配置提出的新要求，其为房屋结构优化设计提供了重要的参考，具有不可估量的参考价值。对建筑结构进行优化是实现建筑行业长远发展的重要途径，将建筑结构设计优化方法应用于房屋结构设计，能够体现房屋结构设计的科学性和合理性。
参考文献：
[1]黄能文.土木工程建筑结构设计中的问题与初探[J].城市建设理论研究，2014（9）.
[2]李卫杰.土木工程建筑结构设计中存在的问题及对策探讨[J].建筑工程技术与设计，2014，（16）：232-232.
论文作者:张钰翾
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：建筑结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 结构论文; 土木工程论文; 剪力墙论文; 建筑物论文; 《电力设备》2018年第8期论文;