土建工程结构设计的优化技术研究

张朝

摘 要：经济的不断发展，加速了城市化的进程，对建筑工程的需求量也逐年攀升。对于现在的建筑来说，设计优化也是其中的重要的部分，设计优化不僅仅是对建筑的风格进行设计，还有建筑的户型、结构、功能等多种方面进行优化设计，同时，对于这些设计，也包含了很多的要求，设计人员在进行设计的过程中需要将建筑物的功能与审美相结合，在保证建筑物能够满足客户需求的同时，更能够突出建筑的外观美，增强客户的美感体验。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

为了满足我国城市居民日益增长的物质文化需求，现阶段设计优化并不仅仅针对建筑的质量，同时更要兼顾建筑物的户型、功能、外形、风格和具体结构进行优化设计，从而做到不但保证整体建筑质量而且完善建筑外观效果和功能的新型建筑物，满足如今建筑状的市场需求。

1 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。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。

2 结构优化设计现状分析

在进行建筑物工程工作开展之前，要进行相关的建筑物优化设计，在这之中结构优化就是极为重要的一部分，首先结构优化要根据建筑工程的施工特点和具体工程要求，然后再根据各项要求抉择该工程建筑当中的结构和建筑体系，并运用相关工程设计中的高精度计算仪器进行核算和应力分析，从而为整体建筑工程结构做出详细并且专业的结构设计方案，而这一设计方案必须建立在建筑工程相关的法律法规和相关制度之上进行。不断优化结构设计为后续工程工作开展奠定基础，从结构上降低成本并提升建筑的整体质量。现阶段，我国建筑工程在进行结构设计优化过程中根据实际情况往往细分为尺寸优化、形状优化、拓扑优化、布局优化以及类型优化这五种优化方式。但是由于我国优化设计工作起步较晚，仍存在许多并不完善的方面，这些不完善因素阻碍着设计优化工作顺利开展，具体因素在实际建筑工程工作中体现在如下几个方面。第一，由于我国建筑工程优化设计工作起步偏晚，导致我国关于建筑工程的法律法规设立并不完善，导致相关设计人员在实际设计工作过程中缺少相关制度参考，从而降低了设计内容的实际使用效果。第二，由于我国相关设计人才缺失，实际设计工作经验不足，导致设计内容往往符合结构设计理论但并不完全运用在实际建筑工作当中。第三，我国相关结构设计工作经验不足，可供设计人员参考的资料相对匮乏，导致设计工作运用在实际工程当中往往存在非常多的变数和约束条件，最终导致实际建筑工程偏离设计轨道，为后续施工工作提高难度。

3 土建工程建筑设计优化的措施分析

3.1 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。

3.2 土建工程建筑结构功能优化

3.2.1 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。

3.2.2 土建工程舒适度优化

随着人们的物质生活水平不断提高，建筑房屋中的活动尺寸比例科学是最基本的，另外还需要注重现代房屋的舒适性，为居住者提供一个舒适的正常居住环境，不但要满足身体上的还要满足心灵上的。所以在对建筑进行设计过程中着重满足其舒适性，在装修的过程进行科学并有主格调风格的装修设计，让房屋具备美观性，在装修材料上采用环保的装修材质，为房屋的舒适性打下良好基础。

3.3 结构设计的实用性和艺术性优化

对于建筑师而言，建筑物本身就是他们最值得骄傲的艺术品，因此在进行建筑物设计时，建筑设计师会尽可能的将自己的想法与意图淋漓尽致的表现出来，以期能够呈现出更具实用性和艺术性的优秀作品。为此，建筑结构设计师需要优先考虑到建筑的安全性与实用性，在此基础之上来尽可能的去改善建筑结构的呈现形式，结合客观条件来展现出自己的美学意图。在实际的结构设计过程中，设计师要保证平面布局的准确性、对称性以及规则性等，同时还要尽可能的减少建筑质量与建筑刚度这两者之间的差异性，通过此种方式来避免建筑物在使用过程中因荷载作用过大而发生扭转情况。在结构设计的竖向布局设计中，需要优先考虑到房屋建筑的功能性，应当保证房屋建筑的竖向承重构件处于上下贯通的状态，同时运用转换层来将设计难度与成本控制在合理的范围内。

4 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]谢天祥.结构优化技术在土建工程设计中的应用浅析[J].居舍，2017（36）：4.

[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）.