基于土木工程建筑结构设计的优化分析

陈娟 天勤工程咨询有限公司

一、建筑结构设计优化的重要性

（一）保障建筑企业的经济效益

经过历年来对传统土木工程设计与结构优化设计的比较研究，以及对建筑设计经济指标的分析，发现科学性、规范性的建筑结构优化设计方案可以使结构内部中每个部分都得到合理协调，并且充分利用建筑资源，最大限度地减少建筑材料的消耗及其浪费问题，可以减少成本，提高企业的经济效益。

（二）符合当今建筑行业的要求

时代发展的进步和人们日益增长的物质文化需要，使人们对建筑行业的要求不断提高，并希望在建筑结构设计方面予以空间最大化的利用。土木工程的结构优化可以使建筑材料达到最大的利用，使建筑空间更为合理，同时可以满足建筑的多元化需求。建筑结构优化方法被使用后，可以满足对建筑外观性和实用性的双重要求。

二、常见的土木工程构造优化技术

（一）概念设计在土木工程构造规划当中的运用

概念设计就是指“相关规划人员根据规划的实践经验以及一般规律，对土木构造规划的各种方案进行解析并优化选取方案的过程”。概念设计技术在土木工程构造当中主要运用在参数选取、荷载量的确定、土木工程构造的细节处理以及土木工程构造的布置等部分的规划当中，在进行概念设计的过程当中相关设计人员需要对土木工程构造的施工方案进行充分解析，从中挑选出最为合适的施工方案。

（二）概念设计在建筑规划当中的运用

概念设计在土木工程的建造设计当中进行运用的主要目的就是提升土木工程的抗震能力，运用在土木的抗震性设计中，如若土木工程的抗震能力较弱，在发生地震的时候则会造成非常大的生命财产损失，所以，土木工程规划当中的抗震能力优化设计就显现的非常重要。然而发生地震的随意性是极其大的，不同地域的破坏能力以及地震等级等也都是不一样的，这就为土木工程规划当中的抗震能力设计提出了更高的需求，有关数据的核算能力也极大。概念设计是“整体考虑确定抗震能力的造价因素以及各种因素，选取经济性以及抗震性最高的施工方案。”所以，在土木工程规划当中的概念设计优化技术的运用可以进一步提升土木工程的抗震性能。概念设计优化技术在土木工程构造规划当中运用的核心思想为“大震不倒、中震可修以及小震不坏”，其实这种思想也是多个路径进行预防的思想，多个路径进行预防的思想就是指“在发生较大的地震时候，先对土木工程的次要构造进行损坏，消耗地震的能量，尽最大可能确保土木工程的主要构造不受到损坏。”

三、建筑结构设计优化的主要内容

（一）建筑整体和局部的优化

土木工程结构设计包括整体设计和局部设计，通过建筑整体结构和局部结构的优化能够让建筑空间得到更为合理的利用。比如，在对土木工程结构整体设计时，更多的是需要考虑其整体承重和质量需要，而在结构细节设计方面则更需要在选材、使用等方面予以深度考量，使建筑结构达到质量和需要的双重满足。

（二）建筑上部结构的优化

土木工程结构设计的优化需要首先分析剪力墙的受力是否平均，可以适当加大剪力墙的长度，减少墙肢的个数，从而在保证安全合理的同时，增加住宅的使用面积，减少建筑材料的使用，不仅节约成本，又能符合建筑对安全性的要求。另外，应充分考虑剪力墙底部的优化设计，保证剪力墙底部加强部位的高度，使剪力墙具备较强的抗震性能。楼层的平面几何中心和刚度中心应重合，以提高建筑的稳定性与刚度，最终保证建筑的建设质量和使用安全。

（三）地下结构的优化

地下部分的结构设计是土木工程结构设计的重要组成部分，在土木工程的使用过程中发挥着重要作用。为了带给人们更为舒适的居住感受，做好地下结构的优化设计非常重要。进行地下结构设计时，应尽量合理布置地下室柱网跨度和主次梁的布置方式，可以将上部结构的嵌固部位埋入地下室顶板中，这样可以使地下室空间得以扩大，有利于人们对地下室的空间利用，还可以通过降低地下室层高的方式进行多层的下室的结构设计，使地下室层级和面积增加，增强其使用性能。

（四）抗震结构的优化

建筑结构的优化设计，最重要的目标是提升整体结构的稳定性，减少地震等自然灾害对人力、财力的负面影响。因此，在对建筑结构优化设计方案进行提升时，应当充分规划结构中的防震设计，着重注意对截面的高度确定和调整。同时需要对不同的主轴方向和水平方向上的承重柱进行抗震防范分析与计算，充分考虑到整个建筑结构横纵方向的框架的稳定作用，不能存在偏差。同时，在实际的设计与施工过程中也不能出现配筋不足的现象。

（五）排水管道的结构优化

土木工程结构设计过程中还需要对排水管道系统予以优化设计，考虑排水管道为土木结构的重要组成部分，加之其复杂程度较高，需要从实际应用入手做好排水管道系统的优化。尤其很多管道为穿墙管道，需要在结构设计中做好预埋空间的预留，在空间设计过程中要注意避免管道碰撞，并做好预埋空洞标记，这样可以在结构施工过程中避免操作失误。如果排水管道穿越承重墙，还需要做好承重墙的加固，避免管道施工对建筑工程质量的影响。

（六）优化建筑节能结构设计

为了贯彻绿色发展理念，建筑结构设计需要以节能为基础，从各个设计环节完善当前的建筑设计方案。此外，为了保证建筑的舒适性，必须考虑建筑物的通风和日照条件。比如，可以通过南北通透户型设计的方式实现土木结构的通风。通过交错空间设计的方式将阳光引入其他房间，从而使空间的光照符合使用要求。

四、结束语

总的来说，随着我们国家社会经济的持续进展，人们的生活水准也得到了极大提升，在将来，人们对土木工程的要求也会逐渐增高，土木工程设计将要面临的挑战也会逐渐增多。有关的设计人员需要充分对土木结构进行优化设计，在持续改进结构设计的前提之下充分满足人们的实际需求，同时还推进了土木工程结构设计的持续发展。