土建工程結構設計的優化技術研究

鄭賀峰 趙義晉 張雯

【摘要】相較于傳統類型的房屋結構設計，應用優化技術能夠有效降低建筑工程項目的整體造價，從而將工程材料的性能最大限度發揮出來，協調好各個環節與工程單元之間的關系，同時全面提高土建工程的安全等級。除此之外，優化技術還有利于為制定工程管理決策提供合理建議，從而確保“經濟、適用、安全”目標的順利達成。本文主要針對土建工程結構設計的優化技術進行研究，以期為相關從業人士提供參考。

【關鍵詞】土建工程;結構與設計;優化技術

一、土建結構設計的基本原則

（一）以人為本原則

任何土建工程施工都是以為人類提供便利為根本目的，良好的土建工程施工可以充分滿足廣大人民群眾的物質和精神要求。近年來，隨著經濟的快速發展，人們對土建結構的要求有了明顯提高，要求土建工程朝著生態化的方向發展，可以讓人們與自然環境有更多的接觸，土建工程設計中要更多地應用生態環保理念，這也是社會可持續發展的基本需求。工程建筑環境要與周圍的自然環境充分結合起來，營造出一種人與自然高度和諧的居住氛圍，讓人們能夠與自然和平相處、共同發展，充分彰顯出人與自然的和諧。

（二）選擇方案

在選擇施工方案時應該尤其重視方案的科學性、合理性兩個方面，土建工程施工過程都是按照施工方案中的要求開展的，施工方案的質量水平直接關系到土建工程的整體質量水平。同時也會對土建結構設計帶來比較大的影響，所以一定要始終堅持以謹慎的態度來選擇施工方案。方案的科學性和合理性要充分考慮到各個因素的影響，比如施工場地的地質地形情況以及當地的氣候狀況等，總之需要將所有可能影響土建工程施工質量的各種因素都納入施工方案之中。設計環節要加強對地基的重視，充分考慮到地基變形問題。

二、土建結構設計工作中需要注意的問題

（一）基礎設計問題

土建工程對施工技術水平的要求非常高，在施工開始之前必須對施工現場的地質水文情況進行詳細勘測，確定勘測隊伍的專業性。因為勘測人員的綜合素質關系到勘測結果的準確性，而勘測結果又直接關系到土建結構設計的科學性，因此，最根本的要求還是在于對勘測隊伍的管理。建設單位要從各個環節人手來促進勘察工作的順利開展，針對勘察結果體現的問題，施工單位應該到施工現場進行實地考察，這樣才能設計出最終的土建結構。需要設計人員注意的是，分析中的不同側重點會帶來不同的結果，對土建工程整體的施工也會造成不同的影響。

（二）工程設計整體牢固性不足，施工質量差

對于建筑工程而言，考驗其質量性的基本方法就是根據建筑自身抵抗自然災害的能力進行考量，在我國很多土建項目中，很多工程設計缺乏對整體牢固性的考慮，造成很多建筑工程不能很好的抵抗地震、狂風暴雨等自然災害，嚴重威脅居民的生命財產安全。與此同時，相對一些地震頻繁的國家，我國土建結構安全性設計的過程中缺乏抗震理念的設計，造成我國很多施工過程偷工減料，嚴重影響后期的建筑質量。

三、土建工程結構設計的優化方法

（一）數學規劃法

數學規劃法是指基于結構力學的基本原理，針對土建工程結構設計進行優化的一種規劃方式，同時采用優選法等來尋找出最優解。通常情況下，數學規劃法常用于對非線性規劃問題的處理，并且隨著實踐經驗的不斷增多，也衍生出了適用性更強的算法，不僅具有更好的通用性，而且所參考的理論基礎也更為全面，通過合理化運用能夠有效提高最優解的準確性。

（二）優化準則法

優化準則法是指以土建工程為實際出發點，在開展優化設計時應當優先對設計準則展開研究的一種方法，具體表現為能量準則和滿應力準則等。優化準則法能夠運用迭代法來針對所需要的準則的解來展開更準確地求解，因此需要大量的實踐經驗來作為支撐。在設計中，應優先展開理論研究，以此來得到最準確的判斷，確保設計結果接近最優狀態，因此可以將其解讀為是一種有效工程方法。相較于其他方法來看，優化準則法具有收斂快的特點，所運用到的工作原理也更加簡單明了，因此實現成功率較高。其中，滿應力準則是最早出現的準則之一，利用此種方式能夠將工程材料的強度潛力最大化地發揮出來。除此之外，準則法還能夠被應用到對彈性穩定、位移以及自振頻率等問題的處理上，設計人員可根據Kuhn-Tucker條件來計算出準則方程式。不得不提的是，優化準則法在應用的過程中也存在一些弊端，由于此種方式更加適用于已經確定了土建結構和幾何形式的工程設計中，因此在實踐操作中會受到諸多客觀條件的束縛，大大限制了優化準則法的作用發揮。設計人員要對實際情況和已有條件展開綜合考量，如若存在變量關系非常復雜的情況，那么應當慎用此種方法。

結語

土建工程結構安全性設計是直接關系到建筑工程質量的主要因素，對建筑工程而言具有不可替代的作用和意義。本文主要結合土建工程結構安全性設計的內涵和問題進行分析和研究，同時提出相關的措施和辦法，希望能夠提高我國土建結構安全性，為我國建筑行業的發展做出貢獻。