優化技術在土建結構工程設計中的應用分析

【摘要】結構設計優化不僅要滿足傳統結構設計的安全性要求， 而且還具有審美實用的特點， 降低了建筑物的造價成本， 并使其具有更優的經濟效益。結構設計優化使得土建結構的設計方案、 設計決策更為科學化，提高對于土建結構的安全性能和抗震性能的要求， 有效把土建結構的安全實用與經濟美觀相統一，提高土建結構的設計水平。

【關鍵詞】優化技術；土建結構；設計

1、土建結構優化設計的方法

1.1分析土建結構設計優化的方法

結構分析是結構設計的重要內容之一，主要是計算出結構在各種作用下的效應。在實施過程中，還應該按照一切從實際出發的原則，結合具體工程的實際情況，圍繞以建筑的綜合經濟效益為目標進行結構優化設計。進行結構方案設計時，應在滿足建筑設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。豎直方向上應避開使用轉換，使力的傳遞更直接高效，減少應力集中現象。

1.2計算模型

計算模型的確定是結構分析的核心環節，它不但包括合理選擇計算簡圖和計算理論，還有荷載的確定與參數的選定，這是結構分析與優化的重點和難點。設計師在繪制施工圖時，會以此為依據。在優化設計過程中，梁柱重疊區域是否定義為剛域；連梁剛度折減系數；梁扭矩折減系數；梁彎矩放大系數；連梁剛度折減系數；柱、墻及基礎是否考慮了活荷載的折減等諸類參數的選定對整個項目的計算結構有著很大的影響。為了項目有更好的經濟效益，設計院、甲方相關技術人員、圖審專家可以就此事提前介入討論，明確一個合理的思路，為日后施工圖設計提供一個明確的方向，既避免了設計的反復，也給開發商帶來了可觀的經濟效益。

2、優化技術在土建結構設計中的應用

2.1 土建結構的整體優化方法

土建結構設計中的結構設計優化關鍵表現在土建的整體構造與土建的部分構造的設計優化。當對于土建結構的部分優化有許多方面，這些方面不單單需要建筑設計者應用自己所學的精心設計，還得思考到適用功能與造價等問題。在設計優化的時候，一定要實施實地的考察，結合現實狀況對建筑實施設計優化。對于土建結構的整體性優化而言，優化好的土建結構要保證整體牢固，假如出現突發情況，可以把損失降到最低或者沒有，這樣的土建結構優化出來是最好的。所以在設計優化整體的時候，需要可以思考各類也許會發生的情況。在房屋構造的構建材料鋼筋是降低地震破壞力的關鍵材料，所以對于鋼筋和鋼筋的接頭間距要嚴格依照相關部門的規定構建， 這樣才可整體對土建結構實施設計優化。

2.2建立優化結構相關模型

在對土建結構設計中，要充分對土建結構設計優化方法進行使用。在具體實施的過程中，可以從三個步驟來實現最終的設計優化目的。

（1）對設計變量的選擇。在進行設計變量的選擇過程中，要對影響土建結構的相關參數進行系統的研究分析，并進行綜合考慮選擇。將對土建結構影響的參數作為當前模型中的設計變量，這些變量主要包含損失的期望值以及結構的過后家和約束控制的相關參數等，最大程度的保證設計便變量選擇的合理性。

（2）確定目標函數。在進行實際優化的過程中，除了對必要的參數進行選擇之外，還需要尋找到一些相關條件來實現對工程造價的降低，而這些條件主要包括相關土建結構截面的具體尺寸以及鋼筋的截面積等。

（3）確定相關約束條件。在對土建結構設計優化過程中，要保證土建結構設計的合理性以及可靠性，確保相關的設計條件能夠得到滿足。而設計優化過程中的約束條件主要有裂縫寬度、結構強度、應力約束以及結構體系約束和尺寸約束等，在進行結構設計的過程中，要充分的對目標約束條件與實際情況形成對比，確保約束條件能夠滿足相關的規定要求，從而力求設計達到最佳。

2.3選擇合理的優化計算方案

在進行方案設計的過程中，設計者要充分考慮當前的施工過程中的內部和外部環境，確保各種因素能夠在可行的范圍之內。借助對約束條件以及非線性優化問題等的具體研究和分析，在計算方案之中選取最適合當前施工狀況的方案，從而確保方案設計更具有合理性。而在對設計方案進行優化的方法選擇中，拉氏乘子法、復合形法以及 Powcll 法使用相對較為頻繁。

2.4對程序問題進行設計優化

在對土建結構設計的優化過程中，通過確定設計變量以及目標函數和約束條件從而實現對計算方法的合理選擇，最終不斷的實現對土建結構設計的優化活動。而在優化過程中，還需要對對相關程序進行創新設計，以便于能夠更好的對設計過程中出現的任何一個問題進行運算，確保設計方案的合理性。

2.5結果分析

在進行計算的過程中，要對計算結果的合理性進行再次的分析研究，最終來選取適合相關土建結構設計的方案。在方案選取的過程中，要對能夠產生影響的諸多因素都考慮在內，并且從多角度來看待這些因素所產生的問題，這能夠更好的促進設計優化的作用，從而確保設計方案的合理性以及安全性。在施工問題上，設計方案能夠更好的優化當前資源使用的程度和效率，確保資源不被合理的浪費的同時又能夠保障相關技術支出不受縮減，其能夠起到一個整體的統籌作用。

結語：

結構設計優化技術可以更好地實現土建工程的安全性，它可以使土建結構內部各個單元得到最好的協調，可以同時滿足土建的美觀性、經濟性和安全性，是符合建筑行業的未來發展趨勢的，但是其應用情況還不容樂觀，所以要對其進行應用和研究。

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