优化技术在土建结构工程设计中的应用研究

 优化技术在土建结构工程设计中的应用研究

孙国

信邦建设集团有限公司  山东泰安肥城   271600

摘要：当下伴随着社会经济和科学技术的发展，建筑行业逐渐成为了社会经济发展中的影响要素之一，而土建结构工程无疑是建筑行业占比最重的工程项目。但是目前土建结构工程还存在着一定的问题，对土建工程的质量和稳定性产生了影响，其中，土建结构工程设计是最根本，也是最主要的影响因素。而目前随着科学技术的不断创新，优化技术也正式应用在了土建工程项目中，对提升土建结构的设计有显著的作用。因此，本文对优化技术在土建结构工程设计中的应用进行研究和分析，期望能促进土建结构工程的发展。

关键词：优化技术；土建结构；工程设计

实际上优化技术现如今已经应用到了我国的土建结构工程设计中，这些优化技术的应用，不仅提高了土建结构工程设计的实用性和科学性，还提升了建筑整体的质量和使用寿命，更有效了减少了土建工程设计的成本，为相关的企业提高了经济效益，提升了企业的市场竞争力。但是，优化技术目前在土建工程结构设计的应用时，还存在一定的问题，导致设计出现问题，土建结构整体稳定性和安全性受到影响。因此，有关的部门要严格按照土建结构工程的要求，考虑到会对工程质量产生影响的各项因素，合理的选取优化技术并将其应用在土建结构工程设计中，有利于提高建筑工程的质量，提高施工的效率，促进当代社会经济的发展。

一、当前土建结构工程设计中存在的问题

（一）对设计图纸不够重视

图纸是整个工程有效进行的前提条件，但是在当前的土建结构工程中，部分的建筑企业还没有意识到设计图纸的重要性，导致在进行建设施工的时候，出现不按照图纸的要求进行施工的现象，这种现象严重影响了土建工程施工的进度和施工的质量。另外，则是由于设计人员自身的设计能力不足或者考虑不周，致使设计完成的图纸出现问题，如没有考虑到施工地点的土质状况等。这时候企业如果对图纸不重视，不找有关的专家进行确认的话，会导致施工无法进行，严重的会产生安全隐患，对人们的生命财产产生威胁。

（二）设计中考虑的不全面

在土建结构工程设计中，不仅仅要考虑到结构设计，还要考虑到与工程有关的环境、地质条件、材料、设备等等。而设计人员往往由于数据的不足或存在疏忽，导致设计中出现缺陷，这些因素都会对土建工程的质量产生一定程度的影响，而其中的而一些问题也会影响到工程的成本，也就是关乎着建筑企业的经济效益。因此设计的过程重要考虑到工程中每一处结构的的情况，然后，在进行土建结构工程设计和完善。

（三）设计技术选取不合理

土建工程的地理位置和环境因素会直接影响到设计技术的选择问题，而当前土建结构工程设计中存在的主要问题就是，设计人员对施工地点的相关数据未进行考察和研究，导致在设计的过程中技术选择的不合理，造成设计的图纸出现不符合工程施工场所的情况，这样会对施工技术和材料的选择产生影响，这会导致土建工程结构稳定性受到破坏，甚至会威胁到施工人员的人身安全。

二、优化技术在土建结构工程设计中的应用意义

（一）保障土建工程质量

结构设计是整个土建工程的基础，也是工程施工的依据，因此设计的好坏会严重的影响到施工的质量，会导致我国建筑行业的发展停滞不前。土建结构工程设计需要考虑的因素较多，包括施工地点的环境、地质、施工技术、施工设备等。传统的设计方法在这些因素的影响下，会造成设计中断或者出现误差。而优化技术的应用则很好的解决了这一问题，在土建结构工程设计的时候，设计人员将涉及到的因素进行数据收集，将优化技术运用到工程设计中，不仅可以加快设计的速度，也可以比确保设计不出现误差，以此实现土建工程质量的稳定性。

（二）实现土建工程成本控制

控制工程成本实现经济效益最大化，是当下所有企业追求的目标。在实际土建结构改工程实施时我们可以发现，从设计到完工的过程中需要应用到大量的人力、物力，并且会产生极大程度的资源浪费，如设备、材料等。而优化技术着设计中的运用，在确保工程稳定、安全性的前提下，可以有效的优化预算的成本，对土建结构工程进行细化，从设计时便可以确定需要的材料、设备和人员。可以将施工过程中产生问题的概率最小化，是实现土建工程成本控制的最好方式之一。

三、优化技术在土建结构工程设计中的应用原则

为确保土建结构工程的寿命，优化技术在土建结构工程设计中的应用原则主要有以下几点：第一点，理念上，优化技术在设计中应用时，首先要保障土建结构的荷载强度符合建筑工程的相关要求。其次，要对土建工程的结构进行科学性的分析，确保设计图纸和优化技术使用合理。最后，要以建筑整体的使用年限作为需求，再利用优化技术进行设计。第二点，工程的耐久性，由于土建工程的结构会因为自然因素和人为因素等造成损坏，工程材料也会出现腐蚀等现象，这些都会使得建筑的整体耐久性出现问题，因此，在运用优化技术设计的时候，要考虑到结构、材料的耐久性，确保土建工程质量。第三点，制定设计方案，设计方案是设计实施的依据，其中土建结构工程的设计方案要考虑到施工地点的各项环境问题，如工程的结构、施工的技术、施工场所的地质条件等各方面因素，再进行研究和分析，然后进行设计方案的制定。

四、土建结构工程设计的主要方式

（一）优化准则法

优化准则法的应用，是需要以土建工程自身结构设计为重点的优化方式，这种优化方式需要土建结构工程的设计人员对于土建结构工程的各项知识足够了解，并且需要这些人员具备长期的相关工作经验，这些设计人员需要在土建工程设计的过程中，对结构类型设计的影响因素进行深入的分析和研究，然后依靠研究得到的数据和自身的实践经验，给人出最为合适的优化结论。现在优化准则法已经被广泛应用于土建结构工程设计中，而优化准则法中基本满应力法的应用在土建结构工程设计中应用的较多，其原理相对简单易懂。不过优化准则法应用时也会存在一些问题，由于其应用的范围有所限制，优化设计的能力也有限，所以，优化准则法在应用的时候，需要具有一定的基础，也就是需要土建工程的结构布局全面成型的状态下进行应用，这样的情况下优化准则法才能发挥最大的效果。所以，土建结构工程设计人员在运用优化准则法的时候，需要将其使用的条件充分重视起来。

（二）数学规划法

在土建结构工程中建筑力学问题是设计时需要考虑的重点问题之一，而数学规划法就是通过使用数学理论对其中存在的力学设计因素进行科学规划的优化方式。在建筑行业中，土建结构工程是建筑工程的根基，其力学设计是否符合标准，直接会影响导整个建筑的稳定性。所以，在设计过程中必须要注意，土建结构要符合建筑的承载需求。如果土建结构工程的设计不满足建筑的力学设计要求，就会导致建筑的质量和安全性产生问题。而数学规划法又包含很多的分支，其中线形规划是最基础也是最常用的一类。土建结构工程设计人员要有相关的专业素质能力，同时要考虑到工程的建筑结构力学要求，并以此基础选取合适的数学规划法对设计实行优化，这样可以确保土建结构工程的设计更科学、更合理，以此提升建筑工程整体结构的质量。

五、优化技术在土建结构工程设计中的应用措施

（一）加强土建结构细节设计

优化技术在土建结构工程设计中应用时，可以提高设计人员的工作效率和设计的精确性、科学性。这个时候设计人员应该将注意力转移到土建结构细节的设计上来，加强并完善这一部分的设计工作。首先，土建结构工程设计人员要考虑到建筑工程的抗震性能，尤其是一些地震频发的区域，更要对此加强重视。因此在设计的时候可以通过增加抗震缝的宽度，以减弱在地震发生时建筑抗震缝两侧的物体发生撞击的概率。其次，土建结构工程设计人员还要对连续梁、承重柱、构造柱、悬挑梁等合理的进行规划，要满足建筑行业对其的要求。例如，在进行连续梁的设计时，要增加其支座负筋的设计，而悬挑梁的可以降低其截面应力，确保悬挑梁和连续梁有正确且科学的设置。另外，承重柱的刚性相比于构造柱要更高，因此有关人员在进行设计的时候，要将它们的刚性标准互相结合在一起，确保两者的支撑能力能够满足建筑所需。并且设计人员一定要对承重柱的截面高度进行控制。只有优化技术对土建结构工程设计的每一处细节进行优化，才能确保建筑的质量和稳固性。

（二）完善土建工程造价管理

土建结构工程造价管理是工程设计中的重要内容，想要工程造价管理正常的开展并发挥出实效，就需要相关的人员加强对其的重视度。这个时候就需要优化技术在其中发挥出作用，可以将优化技术和土建工程造价管理有机的进行联合，从而确保工程造价的合规性和准确性。另外，企业在进行土建结构工程设计前，要成立造价管理部门，并配置具有专业能力和素质的人员，确保造价管理部门可以顺利的完成相应工程造价的管理和计划。这就需要相关的人员在工程的前期对工程的各项信息进行收集，联系工程的实际情况和工作的要求，对各项数据进行分析和整合，为土建工程造价奠定基础，以保障工程造价的科学性、合理性。其次，工程造价管理部门要根据国家的法律法规和行业的标准，构建工程造价管理制度，以确保工程造价管理制度的合法性。在制定管理制度的时候，可以让相应的人员根据自身的知识体系和实践经验，提出管理意见，以工程造价管理制度，提升工程造价管理制度的可执行性。只有构建并完善土建工程造价管理制度，才能实现对整个土建工程的把控，才能够更好的提高工程完结的效率。

（三）完善前期土建工程设计

土建结构工程设计有关人员要知道，土建结构工程前期的设计工作是否符合标准，会直接关系到后期的设计工作准确性，甚至会影响到体检工程的施工过程。因此，建筑企业要对土建结构工程设计前期的工作重视起来，要保障前期设计的合规性。但是，由于现在企业和设计人员并没有将先进的优化技术使用到土建工程前期的设计中，导致有关设计人员在后期进行设计的时候，出现状况。不仅加大了设计人员的工作难度，也对后期的施工进度、施工方式产生了影响，在一定程度上导致了工程成本的增加。所以，在进行前期土建工程设计的时候，设计人员可以根据工程的数据信息和施工现场的情况，选择合适的优化技术，并将其运用到前期的土建结构设计工作中，对前期的土建工程设计工作进行完善，要保障前期设计工作的科学性和合理性。另外，建筑企业要意识，工程的每一个环节都要进行管理，企业要安排管理人员对前期土建工程设计加强管理，这类的管理人员要对前期设计工作的事项有一定的了解，最好选择专业的设计人员，以保证在管理的过程中可以发现设计中存在的问题，还可以为设计人员提供一些改进的意见。通过运用优化技术完善前期土建工程设计，并对其实施有效的管理，不仅可以为后期的设计工作提供有效的保障，更可以确保土建工程的稳定性，有利于土建结构工程的可持续发展。

（四）加强综合管理工作

为了保障优化技术在工程中的使用效果能够得到最好的发挥，建筑企业要对土建结构工程进行综合性的管理，综合管理工作主要从以下几方面进行。第一，建筑材料方面，材料是所有建筑工程最基础的部分，看似简单却是出现问题最多的地方，材料的品质、种类、配比等会直接影响到施工的速度、施工的质量、施工的成本，因此，要在进行设计工作时便要对材料的选用重视起来。首先，要考虑到材料的种类、价格，在保证工程质量标准的前提下，要选择能为工程带来最高经济效益的原材料。其次，要根据施工的环境和技术，对材料的配比进行研究和规定，以确保混凝土的刚度。最后，要将现代化的数据管理工具充分的利用起来，对材料的种类和规格等信息进行整合，如ＢＩＭ技术，并建立有关的材料信息库，然后根据土建结构工程的实际情况，在数据库中选择最适合的建筑材料。第二，成本管理方面，有效的成本管理和控制，可以及时发现土建结构工程设计和施工中出现的问题，并及时的进行解决，不仅可以提高土建结构工程设计的合理性，还可以保障建筑的施工过程符合标准，确保工程的整体质量，所以，建筑企业要制定有关成本管理的制度和方案，并严格的执行下去，在保证工程可以顺利、有效的完成下，帮助企业实现经济效益的最大化，并在市场中占领优势位置。第三，优化技术的应用方面，以荷载力优化技术为例，当前我国城市的土地资源短缺，建筑技术和设备不断进步，这使得我国建筑行业中的高层房屋建筑越来越多，而高层建筑对于土建结构的荷载力的要求标准也会随之增加，因此，设计人员在进行土建结构设计的时候，要对其进行分析，根据地理位置和环境等因素，选择荷载力优化技术，保障土建结构的荷载能力能够满足建筑所需。加强综合管理工作，需要企业制定综合管理体系，对材料、成本、技术等各方面进行规定，形成有效的管理机制，以保证工程设计的科学性合理性，工程施工的标准性和工程质量的稳定性。

（五）加强土建框架结构柱设计

土建结构工程设计中，要对框架结构柱进行合理的设计，因为其不仅是土建结构不可缺少的组成部分，还会影响到整个土建工程的安全性能。设计人员必须对土建框架结构柱设计充分的重视起来。首先，要考虑到自然灾害，像地震会对建筑造成的影响，因此，在设计的时候要考虑到土建框架结构柱的防震性能，严格按照工程的要求和标准对其进行加密工程设计操作。并且，土建框架结构柱的截面部分，也有相应的抗震标准，在设计一级到三级的抗震要求时，框架结构的截面长要高于０．４米，如果设计的是四级的抗震要求时，截面的长度需要高于０．３米，按照规定的标准对其进行设计，保障土建结构工程设计符合要求。另外，需要按照设计的标准，对低于柱高区范围的楼梯、框架柱等采取加密。加强对土建框架结构的设计，有利于保障土建工程整体结构的稳定性，提高建筑施工的安全性。

（六）加强设计人员与相关人员的交流协作

为确保设计的合理性和施工的准确性，设计人员必须和工程有关的人员进行交流和协作，以保障工程的施工技术和进度。设计人员要和项目的决策者进行沟通，了解建筑工程的使用需求，应用场所等，确保建筑设计符合投资要求，在工程出现变更的时候，为确保设计的准确性，在修改完成后，要让投资人员、决策人员进行确认。另外，设计部门要和有关的勘测部门进行沟通，对施工地点的环境进行详细的勘测，通过勘测的结果确定土建结构设计和材料的选择。其次，还要和技术人员进行沟通和协助，在设计完成后要进行技术交底工作，在施工时遇到问题时，设计人员可以和技术人员共同解决，确保工程可以顺利的实施。设计人员和工程相关人员进行有效交流的主要原因，是可以保障设计的合理性和施工过程的标准性，可以让土建结构工程顺利的实施下去。

结束语：现在土建结构工程设计中仍存在许多问题，有关企业和部门要将优化技术在土建结构工程设计进行合理的应用，因此，有关的工作人员必须认识到优化技术的使用优势，不断提高自己应用优化技术的能力和水平，然后根据工程的需求，选取合适的优化技术，以此来提升设计的科学性、合理性，保障建筑的成本和质量符合建筑要求。在土建结构工程设计中科学的选取和运用优化技术，有利于提升土建结构工程的稳定性，对提高工程的经济效益有着重要的作用，可以让有关建筑企业在激烈的市场竞争中突出重围。