土木工程建筑结构设计优化分析

郭维阳

（绿地控股集团江苏房地产事业部，江苏南京 210006）

0 引言

如今我国已经步入新时代，经济、科技、文化等发展越来越快，城市化进程也不断提高，越来越多的建筑显现出来。但有些危楼烂尾楼也在时间的飞逝中显现出来，同时也被人民和市场淘汰。因此，如何优化土木工程建筑结构设计成了头等问题。接下来将从它的影响因素进行分析，并找出对策。

1 何为土木工程建筑结构设计

“结构优化设计是指在约定约束条件下，按某种目标，如重量最轻、成本最低、刚度最大等，求出最好的设计方案，曾称为结构最佳设计或者结构最优设计。相对于“结构分析而言”，又称为“结构综合”；如以结构的重量最小为目标，则称为最小重量设计，能够相应地减少投资金额，土木工程建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键性手段。”简单来说，土木工程建筑结构设计的目的是利用最少的投资成本来进行最优的建筑工程。

2 影响土木工程建筑结构设计的因素

2.1 关于土木工程建筑图纸的设计

众所周知，设计图纸是建筑工程的基础，之后的建筑过程都是由图纸展开来的，所以对于整个施工环节来说，建筑施工图纸有着非常重要的作用。在设计土木工程建筑图纸时必须要遵从以下几个原则：

2.1.1 功能性原则

建筑所存在的意义就是为了满足人类的物质生存的需要，当基础的住房需求得到满足时，还要满足坚实性，协调性，舒适性等综合性角度的需求，从最大的方面满足用户的需求，从最高程度上达到建筑存在的意义。

2.1.2 安全性原则

建筑作为人类生存的基础环境，与人类存在密切联系。在汶川大地震过后，人民和建筑设计师就越来越注重房屋的安全性，在这方面，尤其是地基的稳定，房屋结构的形成，构件的设计是最为重要的。所以，安全性为首要因素。

2.1.3 环保性原则

在物质经济腾飞的当代，经济发展是首要因素，但环保是可持续发展的基础。建筑工程所需要的建筑资源是非常多且种类不一样，而在持续发展的理念下，在进行结构设计时除了要保证建筑材料的功能的稳定，还应做好对资源利用的有效性，废物资源的可回收利用，要可持续发展，绿色环保建筑[2]。

2.1.4 经济性原则

经济性是指通过建筑结构优化，从而最大限度节约成本，减少建设成本。对土木工程建筑结构进行设计优化时，还应从设计成本上进行分析，控制好结构设计造价，在满足市场经济要求基础上提高对各项资源的合理配置，不仅要提高建筑的整体质量，还可以节约成本，减少造价。

2.1.5 提高建筑舒适度原则

一个好的建筑物，应该是从建筑、结构、装饰装修到排水、暖通、空调、燃气、电气安装、屋内设计等各专业的优化设计组合，是整体优化设计。提高建筑舒适度，人民的居家幸福感才可以提高。

2.1.6 不同构件采用不同安全系数原则

例如，现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在很大程度上提高楼盖梁的承载能力，最高时可提高约1.5 倍。要了解出不同构件的特点，针对性的采用不同的安全系数的原则，要积极开拓新的设计理念，从而提高整个建筑的构件系统，从各个部分满足各个部分的安全系数的需求。

2.1.7 房屋建造对于环境的污染原则

随着我国社会的不断发展，我国人民对于物质文化的要求逐渐改变为精神文化的提高，并且环境的保护意识也越来越提高。对于房屋建造过程中不仅要注重用环保建材，还要检测空气、河流的污染程度等问题。并且更要注重是否打扰到普通居民的生活，为旁边居住的居民提供一个良好的居住建造环境。

2.2 整体抗震牢固性

众所周知，我国幅员辽阔，不同地区有不同的地质条件，所以在进行土木工程建筑设计时要根据不同地区的地质条件，以及土木工程本身的复杂性进行考究，特别是我国地震多发地区，由于地震发生时所产生的动能是有很多种，所以整体的抗震牢固性是当下土木工程的重点。我们不能也不会忘记汶川地震的悲痛记忆。另外，为了保证施工过程的安全性和施工完成时的质量保证。增加抗震牢固性不仅可以保障施工过程中施工人员在抵挡自然灾害的安全，也可以根据实际情况进行建筑，从而有效保证建筑的质量[3]。

2.3 土木工程建筑结构的耐久性

土木工程建筑结构的耐久性是工程结构设计的重点，所以对其要求是非常认真严谨的，要考虑很多方面的因素，根据具体情况进行考察，然后进行符合实际的设计。据调查，我国在混凝土结构施工中，经常会发生因为钢筋保护不到位导致生锈进而使混凝土腐烂现象发生的事情，而通常这种事情发生的后果就是导致安全事故的发生，大大缩短了土木工程建筑结构的使用寿命，从而导致这些建筑成为危楼烂尾楼，浪费土地资源，这与环保理念是背道而驰的。

2.4 土木工程建筑结构的美化性

对于现代人来说，任何美好的事物都是令人赏心悦目的。因此，对于土木工程建筑来说，美化性也是必不可少的一项。在设计图纸时，要在保证土木工程安全性的前提下，增强其设计性与美观性。

3 提高土木工程建筑结构施工质量有效方案

3.1 对图纸的设计要更加精细

上述所说图纸是建筑工程的基础，同时也是保障施工过程的重点资料，施工设计人员会根据设计图纸来对施工人员、施工过程进行预判，对施工质量、安全、建筑等给予保障。据资料显示我国建筑行业的施工人员在文化和实践方面还存在不足，图纸的设计也会出现缺陷与不足，所以要精细化图纸设计。

3.2 增强建筑安全性

安全性能力的设计主要是保障建筑在自然灾害发生时遭受的破坏程度可以控制到最小再实行建筑结构设计，需要做好五个方面的设计：

（1）夯实的地基。地基是决定建筑质量的基础，安全性性能受地基的影响较高，也在很高程度决定个别建筑的安全性能力，所以在地基部分要打得夯实稳妥，这样才能有效推进高层建筑的形成。同时也要在地基基础上大下功夫，如何利用现代科技夯实地基也是现在的一个问题。

（2）在建筑设计中，要注重细节性的设计，注重边边角角。细节性的设计不仅仅体现在土木工程的用工成本上，更要体现在其建筑的整体设计上与用材选究上，细节决定成败[4]。

（3）建筑的结构中必须要具有较高安全性能的结构，就比如采取几何图形的特性，保证特定区域的稳定性，从而提高建筑的稳定性，减少自然灾害对建筑的影响。

（4）保障建筑空间的整体性的刚度可以规避自然灾害带来的风险。选择有效的建筑材料，为建筑提供有效的支撑，提高建筑的整体质量。

（5）保障居住空间的整体优化性，对建筑而言，必须要规划每个小户的房型，整体优化居住空间的结构，从而使空间更加有质感，这也方便后续装修，居民入住的整体情况。

只有遵循这五个原则，才能提升建筑的安全性能，在灾害发生时将伤害控制到最小。

3.3 增强建筑的刚度

建筑刚度就是指受外力作用的材料，构件或结构抵抗变形的能力。那如何才能增强建筑的刚度？就是要为建筑内部结构和外部结构做好防护措施，就例如如今我国政府补贴让每个小区都贴上隔热板一样，并且还需要从根本上保障建筑本身的坚硬强度，用质量好、成本预算低的混凝土，增强建筑的刚度。简而言之，就是要从内部和外部同时保障和增强建筑的刚度。

3.4 遵循环保原则，原则生态建材

遵循环保原则，对于生态建材的选择是非常重要的生态，建材既能够对环境起保护作用的材料，同时又可以保障人的身体健康。并且在循环使用方面也是有很大的帮助，可以达到再生资源的利用，真正做到保护环境，不浪费资源，可以使人们入住绿色建筑。

3.5 提高设计人员的素质能力， 并且建立健全建筑业设计师管理系统

①要提高设计师的门槛，提高设计师的业务能力和素质水平，从而提高建筑业设计师的专业水平；②定期开展设计师的培训，时代在发展，所以要不断提高设计师专业知识能力，注重与新事物的结合；③提高设计师的沟通能力，要明确怎样去满足设计要求，要清楚明白的像客户表达出设计理念；④对于图纸的设计要结合实际情况，增强设计师的考察现场能力和随机应变能力，要在建筑工程前去对施工现场进行勘探，并且与施工人员进行沟通，设计出符合现实的需要的设计图纸；⑤需要注重设计师道德操守的提升，以此引导设计师全身心参与到结构设计之中，确保土木工程建设的安全顺利开展；⑥建立健全设计师管理系统，统一行业的规则和奖惩制度，为从业人员定一个道德目标准则，提升整个设计师行业的风气。

4 结束语

不断提高土木工程建筑结构设计，才能够不断提高人民生活的质量，并且也会提高我国建筑业的能力水平，也会大大提高我国建筑师的整体发展。只有当土木工程建筑结构设计的水平不断提升时，整体的建筑水平才会上升，对土地资源，自然环境资源和建造资源才可以绿色环保的重复利用，真正做到不污染自然环境。