优化技术在土建结构工程设计中的应用分析

优化技术在土建结构工程设计中的应用分析

马天毅 李锋彬

河南省建筑设计研究院有限公司 河南郑州 450014

摘要：科学技术水平的快速提升促进了我国城市的现代化发展，土建工程和人民群众生活密切相关，土建工程方面不仅要把握好建筑材料和工程施工的质量，结构设计也是重要的环节。因此，建造设计出满足相应功能需求,并且实用、舒适、牢固的建筑是现代结构工程师追求的目标。

关键词：优化技术；土建结构；工程设计；应用

引言

近年来，随着我国经济的发展与进步，我国建筑行业的发展也迎来前所未有的机遇。为了满足人们对土建结构设计的基本需求，不仅要确保房屋建筑使用的舒适度，还要凸显房屋结构性能的特点，以此提高人们的生活质量，满足人们对房屋建筑的需求，并且在满足安全要求的前题下,节约工程造价,从而带动整个房屋建筑行业的发展。

1建筑结构设计原则

在土建结构的设计中，想要切实保证结构具有良好的性能，一定要遵循合理性和准确性的原则。合理性的原则主要是对基础方案以及结构方案要结合实地情况进行充分的考量后进行合理的选择，其中基础方案在选择中要按照工程地质的条件、荷载的分布、上部的结构类型以及施工的条件等因素进行综合性考虑，必要的时候还要对地基实施变形的验算，确保地基承载能力最大化的发挥。精确性的原则主要是对结构计算的简图进行准确选择，并对误差进行合理处理，往往土建结构的计算结果直接和整体结构的安全性与稳定性相关，所以在选择计算简图中一定要得当，确保计算结果具有良好精确性。在施工实践中，往往结构节点并非是完全的铰结节点或者刚结节点，计算理论存在各种理论性假定。因此工程师在对计算简图合理的误差进行考虑后，还要对其结构计算多层次的校对和分析，确保计算准确性和设计合理性。

2优化技术在土建结构工程设计中的应用

2.1设计理念需要科学合理

从责任角度来看，应先从法律层面明确土建工程质量标准和落实质量的重要性，设立健全的制度，明确各个环节的责任，把土建工程的各个环节明确到每个责任人。土建结构工程的最终质量不仅仅会对建筑企业产生经济方面的影响，也对人民群众的生命安全有很大的影响。所以，在土建工程的全流程中，需要用立法的手段来监督土建工程质量，把土建结构工程全流程中的所有责任人都覆盖在管理体系中。其次，土建工程施工过程中使用的材料与建筑的耐久性、安全性有直接的关系。如果在施工中采用的原材料质量不达标，比如，钢筋使用的强度不达标，混凝土强度等级不达标等，就会致使建筑主体承载能力或者寿命不达标。在施工过程中，土建结构工程使用的原材料对周边的介质敏感度很高，所以，需要根据土建结构工程周边的情况充分考虑材料的选择范围。另外，承载性能也是土建工程质量安全影响要素之一，在监督体系制定科学、合理的同时，也要全面考虑建筑的安全性。最后，需要强化土建结构工程过程中的安全隐患预防工作，把安全性放在土建结构工程的第一位。在建设中，需要科学合理的安排预防演练，要对土建结构工程的安全性，如抗震能力、耐久能力、承载能力等实时核查，有效保障土建工程安全、顺利的完工。

2.2保图纸结构设计的合理性

为了确保图纸结构的设计具有良好合理性，在设计前相关设计的人员要到实地进行勘查，确保土建结构的设计和场地实际情况具有一致性；同时相关人员还要对勘测的数据进行深入的分析，按照施工场地的周边环境以及建筑实际要求，来进行图纸结构的设计，保证土建结构的设计具有科学性和合理性；另外，在对建筑图纸的设计中，相关设计的人员要对多方面的因素进行系统性的考虑，如结构的外形、布局和承载力的位置等，从结构的全局性对其结构性能进行分析，确保设计的准确性；最后，对于建筑结构的设计图纸还要做好审核和分析，组织相关人员来共同对结构图纸的合理性进行研究，如果发现图纸设计存在不合理，一定要及时进行图纸的合理更改和复核，务必保证图纸设计满足要求。

2.3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，并将结构主体的荷载传递到周围的土层中。通常情况下，房屋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，应综合考虑土建结构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，根据土层特性，合理选择桩型。桩距及桩长等。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。

2.4据抗震标准，合理选择建筑高度和宽度

建筑结构的高度与宽度与建筑的稳定性具有直接的联系，高度与宽度比例失衡就可能会为建筑埋下一定的安全隐患或者造成经济成本大幅增加。由于抗震的设计对稳定性有极高的要求，因此，在设计过程中要严格保证建筑的高度与宽度。通常情况下，抗震建筑的设计有相应的标准，针对不同类型的建筑有着不同的标准。设计人员在设计过程中要严格按照相应的标准实施，对于高度或者宽度设计不符合相应的标准或者高宽比例失衡，就需要进行适当的调整，或者按照相关补救措施，在建筑特定部位设计加固，以保证建筑整体的稳定性符合抗震建筑的相关标准。例如对于建筑功能确实需要高宽比超限的建筑，可通过合理设置结构缝的方法，将建筑主体划分为若干结构单体，从而满足高宽比等的要求。此外，此方面的计算工作需要依据相关部门给定的标准进行，以确保相关数据符合标准。

2.5加强设计信息化建设

为了可以进一步提升土建结构设计的质量与效率，降低结构设计问题的发生概率，还要注意加快推进土建结构设计的信息化建设进程，积极地引入和应用BIM技术等一些信息化的结构设计技术与手段，利用自动化的土建结构设计软件或者建筑结构材料等造价软件等，对建筑工程结构设计中的成本因素、质量因素与安全因素等进行综合考虑，确保可以得出一个建设成本经济，质量过硬的合格建筑工程结构设计方案。例如，基于BIM技术的合理运用，可以解决传统依靠CAD等二维结构图纸设计软件带来的立体空间直观性不强等问题，可以结合土建结构工程项目的实际情况，科学地构建出形象性与生动性更强的三维建筑结构模型，这样可以使设计人员更加便捷地对不同的建筑结构进行直观设计，避免因为空间关系较为复杂的节点没有得到考虑而影响了最终的结构设计质量。此外，基于信息化设计技术的应用，可以更有利于提升结构设计的质量，解决各专业协同工作的问题，从而降低整体工程造价。

2.6强化相关设计人员之间的交流协作

在土建结构设计工作开展之前，相关设计人员需要与相关部门之间加强联系，通过交流协作，明确设计主要方向与施工要求，使得建筑设计能够更好的满足业主的要求并节约造价。当建筑功能发生变化之后，设计人员要与业主交换意见，及时作出相应调整以满足后期建筑功能需求。设计人员和施工人员要强化沟通交流，以便准确的表达设计意图。针对整体较为复杂的图纸设计，相关设计部门要积极组建专业化设计研究小组，进行全过程跟踪服务，根据具体现场具体情况拟定施工方案，及时修改完善设计图纸。

结语

综上所述，土建结构设计是建筑工程建设中的重要部分，其对后续施工活动的开展和工程长期稳定的使用有着巨大的影响，因此，这就需要相关单位重视建筑结构设计的工作，正视土建结构设计中存在的问题，并积极采取有效的对策做好对设计问题的解决，这对其可持续性的发展具有重要的意义。

参考文献

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[2]倪金姣.分析建筑结构设计中存在的问题与解决对策[J].居舍，2018（17）：91.

[3]薛颖.建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].冶金丛刊，2017（4）：216-217.