土木工程建筑結構設計優化研究

王勇

（開封市東方建筑有限公司，河南開封 475000）

土木工程建筑結構設計優化研究

王勇

（開封市東方建筑有限公司，河南開封 475000）

通過簡要分析結構設計環節存在的問題，從完善圖紙設計、優化建筑結構設計、應用結構設計軟件三方面，就如何優化土木工程建筑結構設計工作進行分析，以期提升企業建筑結構設計水平，進而保證土木工程建筑整體質量。

土木工程；建筑結構；設計優化

受城市化進程加速的影響，我國土木工程數量逐年遞增，部分房地產投資商更為注重對利潤的追求，而居民對土木工程建筑質量也更為關注。建筑結構設計是施工開展的基礎，不僅關乎工程項目整體質量，同時也關系著投資方的投資成本。企業通過優化土木工程建筑結構設計工作，能夠令自身所得利潤達到最大化，同時也保證了土木工程的整體質量，延長了建筑物的使用壽命。

1 結構設計存在問題

1.1 建筑結構整體穩定性

如今，大部分土木工程的建筑物以高層建筑物居多。然而，高層建筑物在施工過程中，往往容易受到外界因素的影響，對建筑結構穩定性較易產生干擾。因此，建筑結構設計的穩定性及抗震性能便顯得尤為重要，是實際人員必須考慮的因素之一。抗震設計過程中，建筑物寬度參數是極為重要的一項參數，同時也是設計人員必須研究的參數之一，直接關乎建筑物設計整體結構的穩定性。設計人員不僅需要考慮建筑物的寬度，還需要考慮建筑物基礎深埋的深度。例如，部分設計人員通過變形縫將主樓同裙樓分開，加之基礎的深埋度不合理，一旦該地區發生地震，便會導致建筑物出現滑移的問題，甚至發生建筑物傾覆的事故，對居民財產安全及生命安全構成威脅。

1.2 樓層平面剛度問題

設計人員在設計建筑建構時，若發生結構布置方式及基本結構概念缺失的問題，便會運用樓板變形的計算方式計算樓層平面所具有的剛度。若從力學模型角度分析，該方式可行。然而，設計人員在確定樓板變形程序過程中，所得結果準確度并不高。研究表明，導致該方式計算精確度不高的主要原因是受到結構設計中建立于安全儲備之上的部分位置過大的影響。針對該問題的解決，設計人員可利用將樓層設計為剛性的露面以完成計算，從而避免程序計算所得結果同現實樓板的實際受力情況之間存在本質性的誤差。

1.3 結構設計安全問題

建筑結構設計質量的優劣同建筑事故發生概率的高低是否存在直接關系，一直是設計人員關注的問題之一。部分設計人員在實際設計工作中，往往存在隨意擴大建筑物構建截面或是增添建筑物所用鋼量的現象。這一設計方式使得企業需要投入大量成本，同時也對建筑結構整體的安全性有一定威脅。盡管我國在建筑結構方

面所設定的安全儲備相對較低，但對工程材料用料方面的要求，反而高于其他國家同類的工程標準。從20世紀50年代起，我國建筑物中所用的混凝土本身強度并不高，施工方式同世界其他國家相比較為落后，也因此引發大量建筑安全事故。就我國原有部分建筑物而言，多次地震之后其都通過了相關考驗。由此可見，建筑安全事故的發生同建筑結構自身安全性之間的聯系并不緊密。

2 土木工程建筑結構優化措施

2.1 完善建筑設計圖紙

建筑設計圖紙可以向施工人員展示建筑結構的整體設計及設計人員的意圖，同時也是施工人員施工的依據及基礎，指導施工人員應當如何施工。因此，設計圖紙的精確度顯得尤為重要。若設計圖紙中存在問題，實際施工中該問題會被放大，且問題對施工的干擾也極為嚴重，可能影響施工的順利進行，甚至有可能發生極為嚴重的安全事故，造成不可挽回的損失。因此，設計人員在開展工作時，應完全依照科學規范進行設計，不可為了節省工作量或是貪圖方便，將設計圖紙中的部分重要信息的標注或設定標準進行簡化，甚至直接忽略，造成施工人員在實際施工中難以理解圖紙意圖的局面，影響施工整體進程或是引發施工安全事故。此外，針對部分復雜或細致的設計環節，工作人員需要更加細心，不能敷衍了事。無論如何，設計人員在設計建筑結構的過程中，應保證設計圖紙的合理、嚴謹與科學。圖紙設計完成之后，設計人員需先行對圖紙內容進行檢查，確認設計圖紙有無問題。若發現存在問題，應立刻結合工程實際情況進行修改，直至確定圖紙各項內容均已標注，以體現建筑結構設計的科學性與嚴謹度［1］。

2.2 建筑結構設計優化

建筑結構設計工作是構成土木工程建筑結構設計的重要環節之一。故而，設計人員不僅需要保證設計圖紙的精確度，同時還需對建筑結構設計進行優化。設計人員應明確以下兩點：其一，建筑結構設計優化工作的目的是為了保證建筑工程項目質量能夠得到提高；其二，建筑結構優化工作須將企業工程成本造價壓縮至最低。受上述兩方面內容限制，設計人員在設計工作中，既要考慮該土木工程實際施工需求，還需考慮投資方經濟實力及其投入的成本，不斷優化建筑結構，直至符合施工單位與投資方兩者的要求，得到雙方的肯定。

優化工作并非盲目地壓縮投資成本，設計人員在優化建筑設計結構時，應先綜合考慮設計總體，挑選可優化的部分，之后有目的性與針對性地進行優化。如此一來，設計方案的合理性及經濟型均能得到一定體現。故而，設計人員在設計過程中，應對施工現場進行實際考察，并借鑒有關資料，同時結合自身設計經驗，對建筑結構有關構件的承載能力進行計算，并對比幾種構件的屬性，從中挑選更為適合的構件以完成優化。以某建筑物為例，該建筑結構不僅受到豎向荷載的影響，還需要承受風荷載、水平荷載、溫度應力及地震荷載等方面的影響。設計人員在設計該建筑物結構時，應全面考慮上述影響因素來決定設計結構的布置方案及選型方法，使其能夠經受水平荷載、風荷載等荷載作用力，保證建筑結構的安全性。

設計人員在對水平承載構件進行設計時，需充分考慮多方面設計因素及限制條件，按照實際情況進行設計，以滿足施工需求。設計方案中，結構傳力路徑不宜過長，應使用最為簡易與跨界的方法將建筑結構所承受的荷載力傳輸至主梁。同時，利用柱、剪力墻等呈豎直方向的構件在短時間內將荷載傳輸至基礎。此外，設計人員設計建筑結構內剪力墻的過程中，需合理把握剪力墻之間的間距，令樓板剛度能夠符合施工作業及建筑物后期使用的實際需求。所以，設計人員設計建筑結構時，應先找準優化對象，如結構內相對薄弱的環節或構件，之后有針對性地進行更換構件或加強來完成優化，進而使建筑物整體結構強度得到加強。

2.3 應用結構設計軟件

信息時代的來臨簡化了設計人員的工作，同時也降低了涉及人員的工作量與工作難度。傳統設計工作都是通過手繪完成，不僅耗費時間，人工繪制的圖紙質量也相對較差、精確度不高。如今，計算機技術與網絡技術已然滲透人們的生活，與人們生活、工作及娛樂息息相關。設計人員也可通過計算機技術及網絡技術對建筑結構設計圖紙進行優化與檢測，以提高設計的準確性及精度，并可加快設計速度。以軟件PKPM為例，該軟件可用于高層建筑物的設計工作中，有效分析有限元。設計人員能通過該軟件完成剪力墻的設計，同時對單元進行劃分。此外，設計人員還可通過該軟件設計不同類型的洞口排布方法，并計算建筑結構內各部分的受力狀態，以供設計人員挑選最佳的設計方案。

設計人員熟悉結構設計軟件的操作方式之后，可以加快其設計速度，并提高圖紙精確度，有利于建筑結構設計人員專業水平的提升。設計人員需注意，使用軟件進行設計與計算的過程中，應針對結構施加形式選用相應的計算模塊。選擇計算數據時，應以確保結構穩定性與安全性為目的，得出精確的數值，用以提高結構設計的整體質量。

3 結語

建筑結構設計是土木工程中重要的工作環節之一，不僅決定了項目工程整體質量，同時也決定了建筑結構外觀。故而，設計人員在設計工作中，應先確保工程項目的安全性，盡可能延長建筑物的使用壽命。在這一前提下，盡量壓縮企業的投資成本，不僅保障人們的生命安全與財產安全，同時為企業創造豐富的經濟收益。

［1］蔡準.土木工程建筑結構設計優化分析［J］.價值工程，2015（27）：76-77.

Study on Optimization of Civil Engineering Building Structure Design

Wang Yong
（Oriental Construction Co.Ltd.，Kaifeng Henan 475000）

Through the brief analysis of the problems in structural design,how to optimize the structure design of civil engineering construction was analyzed from three aspects of perfect drawing design,structural optimization design and the application of structural design software,in order to improve the design level of construction enterprises,so as to ensure the overall quality of civil engineering construction.

civil engineering；architecture；design optimization

TU318

A

1003-5168（2016）10-0112-02

2016-09-23

王勇（1975-），男，大專，助理工程師，研究方向：建筑工程。