基于土木工程建筑结构设计的优化分析

肖凯峰

（黑龙江工商学院，黑龙江 哈尔滨 150000 ）

0 引言

在此阶段，人们对建筑物有更高的要求，包括建筑物的大小、功能、内部设备和外观。在要求质量的同时，还应确保经济利益的稳定性。随着科学技术和全球一体化的发展，新型的建筑技术和材料已被应用到建筑项目中，并且已经发挥了一定的作用。与传统的土木建筑相比，现阶段的建筑项目逐渐变得智能化。技术和自动化的发展大大提高了建筑工作的效率，降低了投资成本，解决了施工过程中的问题。但是，与此同时，建筑市场的竞争也在逐步加剧。在这种环境下，人们对建筑物有新的要求，包括质量，功能和外观等，要求相关人员在施工前进行勘测和设计，即对于结构设计而言，如何满足消费者的需求，进行最佳设计是现阶段研究的主要方向。

1 对土建结构工程设计进行优化的意义

工程设计优化可以降低企业的投资成本，节约资金的投入。减少了多层建设采光不好等多方面的因素带来的成本的投入。优化设计结构是降低成本的有效措施，可以提高建筑结构经济，建设多层住宅和高层住宅的时候，建筑楼层越高，需要的建筑材料越多，随着楼层的增加，墙体的承重和建筑主体的重量会不断的增加，地基和墙面的承重力增加，所需要的水电管道和劳动力都会相应的增加。所以，在工程施工项目中，合理运用结构设计优化措施，可以为土木工程建设项目提供了更多的有效运用率，也可以确保建筑工程的施工质量达到的预定的状态。也是提高了施工企业的利润，也为建筑行业的可持续发展做出了有效的措施。

2 当前土木工程建筑结构设计中存在的问题分析

2.1 未能全面认识到图纸

在整个建筑施工环节中，图纸起到了非常关键的作用。它是对现场施工起着重要的指导性作用。如果没有在前期正确合理的设计好图纸，在现场施工过程中会导致一系列环节根本无法进行，并且施工质量也有可能会存在隐患。从一些项目来看，有的建设单位并没有真正的认识到这一环节的重要性，没有正确的理解图纸在整个项目过程中的重要性和严谨性。所以，在工程进入施工阶段的时候，

无法根据项目的实际施工条件评估图纸，因此很难以适当的方式进行施工活动。在设计过程中，有很多设计师的综合素质有待提高，而缺乏工作经验也造成了很多设计问题。如果不能及时发现问题，将影响项目建设的发展，也将失去图纸设计指导的意义[1]。

2.2 结构设计中的环节不科学合理

有的施工企业设计师在整个图纸的设计过程中，由于设计师没有充分的现场施工经验，只是凭书本知识来设计，并没有了解到现场施工中的一些繁琐细节，和施工人员的专业水平不足。设计的图纸需要和现场的情况相结合。所以需要加强结构设计的完整性，并应合理使用多种资源以提高建筑结构的安全性。土木工程结构的总体设计要求相对来说较高，设计图纸的不合理就会在现场施工中一点点体现出来，会造成施工不顺利。在项目设计过程中，必须合理的预估项目结构各环节的实际情况。但是，由于设计人员无法控制整体结构，因此出现了许多偏差，从而导致许多施工问题。

2.3 整体性比较差

随着土木工程施工结构设计的发展，结构完整性差的问题尤为突出。不能够全面的进行土木工程建筑分析，结构设计中出现了分散的问题。因此制定了不同的区域设计计划。主要现象是土木工程被排除在工程之外，土木工程建筑结构的整体形状不牢固，不仅会造成结构本身各个部位的缺陷，而且还会造成一般建筑之间的不一致。导致土木工程和周围建筑物环境不协调，这会降低居住者的幸福感，并导致土木工程建筑物无法长期发展。此外，这些问题还可能导致不利影响，例如环境污染，文化破坏和能源浪费[2]。

2.4 细节不完善

目前，在土木工程建筑结构设计的开发中优先考虑的是建筑物主体部分，对于细节尚未得到足够的重视。因此，在建筑施工过程中会产生许多建筑风险和危机。例如嵌入组件的问题，区域分隔结构的平衡差，建筑空间内部保留的问题等，都是设计细节缺陷。由这些细节引起的威胁是众所周知的，它可能导致建筑物的内部结构发生变化并影响其他工程施工，降低了建筑物的整体质量和效果。使建筑物的整体质量达不到预期使用状态，导致其耐久性下降。嵌入式组件的问题是土木工程建筑结构中嵌入式组件的设计不平衡，从而导致建筑物内部发生变化，从而影响整体质量和有效使用[3]。

2.5 承重柱的截面设计不科学

在项目结构中，所有物体的荷载都是由承重柱来接受，承重柱的截面的面积会反应了它的承受能力。但是，在项目设计的环节中，一些设计工作人员减小了荷载柱的截面积以降低成本，增加了梁与柱之间的线性刚度比，从而导致建筑结构中存在严重的安全隐患。

2.6 横挑梁的荷载设计偏小

在设计建筑结构时，许多设计人员通常会着重关注挑梁的强度，但忽略挑梁的强度会导致梁设计较小。这是因为壳体结构的承重作用力是垂直的，因此在设计过程中评估其挠度更有意义。建筑物的荷载设计偏小，很容易使梁截面上的应力集中在压缩区内，从而在梁体内产生裂缝，从而影响建筑物整体结构的稳定性和安全性[4]。

3 土木工程建筑结构设计的优化措施探析

3.1 准确计算出房屋建筑结构

地基的基础结构设计不严谨，导致地基的安全性能欠缺。首先，业主应强制要求建设单位按照有关规定对房屋建设项目进行地质勘查，要知道更准确的勘查数据。然后，设计师在知道了地基基础信息后，要严格按照科学计算方法准确计算项目结构基础的承载力。但是，应该注意的是，在使用地面替换垫设计时，设计人员还需要更改地面替换层的厚度。保证科学计算后的数据得承重力的准确性、可行性、可靠性和安全性。最后在计算项目结构的承重力时，在最大程度上确保整体项目的安全[5]。

3.2 科学设计承重柱截面

建筑物的整体承重力最重要的就是承重柱，所以在建设单位设计的过程中，必须合理的设计截面。根据实验数据，正确计算承重柱的受力情况，并要按规定减少承重。最后确定承重柱的受重力。对于承重柱，随着横截面积的增加，它将增加添加物的承载能力，但也会增加整体结构重量，这不仅增加了建造成本，而且还对设计师的综合素质水平要求达标。因此，在设计承重柱截面时，要在保证项目整体结构安全性能的基础上考虑因此而发生的相关成本[6]。

3.3 合理设计挑梁承重

由于挑梁在结构中是非常重要的，其工作状态的也是相对复杂的。因此要设计必须规范合理，应注意结构具有足够的安全度。对挑梁加固可以有效保证工程质量。如外包碳纤维加固，碳纤维加固技术是近几年兴起的建筑领域的新型技术。碳纤维加固方法与外包钢类似，它比外包钢更加简便，而且方便运输，外在的环境因素对它几乎不会产生腐蚀作用。不过从经济学角度来说，它比外包钢成本略高一些。

3.4 验证每个参数的含义

土木工程施工结构的设计工作与参数密切相关。有时看似微不足道的参数可能会对设计产生重大影响。此外，在建筑行业中很难确定某些专业术语。如果建筑结构的建筑师没有正确地进行工作并且不认真理解每个参数背后的含义，那么很容易出现设计质量低的问题，这会大大增加设计成本。从理论上讲，每个参数都没有明确的界限，但是在建筑工程设计的特定环节中，每个参数必须定义实际和有效的定义，以避免重复设计。

3.5 加强沟通和交流

在建筑结构设计工作之前，土木工程建筑结构设计师应与投资者进行有效的沟通和交流。在与投资者进行具体沟通的过程中，我们必须弄清设计方向，掌握建设项目的具体设计要求，最大程度地满足客户需求。同时，设计师应主动向投资者询问其联系方式。当建设项目发生重大变化时，应及时征询他们的意见，以免对建筑结构的设计造成盲目性。设计人员必须充分了解该建筑项目的基础，在此之前必须了解该区域的基本用途，并了解整个建筑工地的地面条件。设计师是整个建筑结构设计项目的主要负责人。为了最大程度地发挥工作潜力，设计师应定期召开不同建筑部门的会议，阐明不同部门的不同工作职责，并确定部门之间的工作。避免重复工作内容，并尽可能提高设计质量和工作效率[7]。

3.6 抗震设计中的优化

在民用建筑抗震设计过程中，应注意设计过程中计算数据的准确性，以确保承重柱的截面面积达到一定的标准，在施工前必须进行标准和预应力测试，以确保它可以承受一定量的外界作用力。其次，在设计过程中，必须保证立柱，剪力墙和立柱之间保持一定的平衡，在设计过程中避免过强的刚度，并具有一定的能力。可以根据外力调整自身的承载能力，有效保护剪力墙，提高建筑物本身的抗震能力。另外，应按照国家标准规定的抗震等级进行设计。在实际的设计过程中，由于环境工程和外力的影响，一般来说，地震等级要高于规定的标准，以确保建筑物的适用性，还要保证相应的易用性和承载能力，要求设计人员在设计过程中注意与钢筋的结构比以及钢筋与混凝土之间产生的作用力，以便确保抗震安全的有效性[8]。

3.7 合理应用信息模型技术

3.7.1 缩短工期

可以通过加强团队合作、改善传统的项目管理模式、实现场外预制、缩短订货至交货之间的空白时间,这样大大的缩短了工期；

3.7.2 更加可靠与准确的项目预算

基于信息化技术的合理应用可以使预算更加准确、且节省了大量时间；

3.7.3 提高生产效率、节约成本

由于利用信息模型技术可大大加强各参与方的协作与信息交流的有效性，可以在短时间减少了返工的次数，信息技术模型参数模型作为施工文件，有效地提高了生产效率、节约了生产成本;

3.7.4 高性能的项目结果

信息模型技术所输出的可视化效果可以为业主提供了一个更直观的视角和平台，南昌且利用该技术可实现能耗与可持续发展设计，为提高建筑物性能提供了必要的技术手段；

3.7.5 有助于项目的创新性与先进性

信息模型技术可以实现对传统项目管理模式的优化，如一体化项目管理模式下，各参与方早期参与设计模式有利于吸取先进技术与经验、实现项目创新性；

3.7.6 方便设备管理与维护

利用信息模型技术可直观的看到竣工模型，更直接的看到最终的效果，而且它还可以作为设备管理与维护的数据库，设计人员可以从不同的角度入手，全面提高建筑结构的设计果。

4 结束语

综上所述，在土木工程建筑结构设计工作中，合理应用信息建筑模型技术的发展可以显著提高建筑结构设计的有效性，并提高质量、效率和完整性。对建筑结构设计工作的显著改进，同时还能够最大程度地减少和控制结构设计错误的可能性，从而减轻了设计师的设计工作量。此外，信息模型技术开发的合理应用可以更好地满足建筑结构及时设计的实际要求，这需设计师具有扎实的技术应用能力和设计素质。未来，我们需要高度重视人才的培养，以便最终实现业务的长期增长[9]。