土建結(jié)構(gòu)設計的原則以及問題研究

梁宇

摘要：相較于傳統(tǒng)類型的房屋結(jié)構(gòu)設計，應用優(yōu)化技術(shù)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化發(fā)揮出來，協(xié)調(diào)好各個環(huán)節(jié)與工程單元之間的關(guān)系，同時全面提高土建工程的安全等級。除此之外，優(yōu)化技術(shù)還有利于為工程管理決策的制定提供合理建議，從而確保“經(jīng)濟、適用、安全”目標的順利達成。

關(guān)鍵詞：土建結(jié)構(gòu)設計;原則;問題

一、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計現(xiàn)狀分析

結(jié)構(gòu)優(yōu)化所指的即為，在充分滿足相關(guān)政策與法律制度的基礎之上，結(jié)合土建工程建筑的實際特點和具體要求，有針對性的選擇工程結(jié)構(gòu)與工程體系，搭配先進且精確的計算機模型、校核以及應力分析等，制定出詳細且有效的設計方案，以此來達到降低工程造價、提高工程安全等級的管理目的。從結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的難易程度角度分析，大致可將其分為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓撲優(yōu)化、布局優(yōu)化以及類型優(yōu)化這幾個方面。在我國的土建工程領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的發(fā)展仍然存在著很多弊端，主要原因有如下幾個方面：首先，在我國現(xiàn)有的法律制度中，有關(guān)于土建工程結(jié)構(gòu)設計的要求尚未明確，設計人員在具體的工作中缺少標準參考，從而影響到最終結(jié)果;其次，大多設計人員只能夠做到掌握最基本的結(jié)構(gòu)設計理論與淺顯的優(yōu)化技術(shù)，實踐能力較弱;最后，在此方面缺少充足經(jīng)驗，在具體的設計實踐當中存在著非常多的變數(shù)和約束條件，從而大大增加了目標函數(shù)的建立難度，無法全方位的滿足土建工程項目的實際需求。

二、土建結(jié)構(gòu)設計的基本原則

（一）堅持以人為本的原則

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(zhì)和精神要求。近年來，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對土建結(jié)構(gòu)的要求也有了明顯提高，要求土建工程朝著生態(tài)化的方向發(fā)展，可以讓人們與自然環(huán)境有更多的接觸，土建工程設計中要更多應用生態(tài)環(huán)保的理念，這也是社會可持續(xù)發(fā)展的基本需求。工程建筑環(huán)境要與周圍的自然環(huán)境充分結(jié)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(fā)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(zhì)量水平直接關(guān)系到土建工程的整體質(zhì)量水平。同時也會對土建結(jié)構(gòu)設計帶來比較大的影響，所以一定要始終堅持謹慎的態(tài)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(zhì)地形情況以及當?shù)氐臍夂驙顩r等，總之需要將所有可能影響土建工程施工質(zhì)量的各種因素都納入到施工方案之中。設計環(huán)節(jié)要加強對地基的重視，充分考慮到地基變形問題。

（三）認真分析計算結(jié)果

土建結(jié)構(gòu)設計的最終計算結(jié)果對工程整體的設計方案的水平有非常密切的影響，所以必須要確保工程計算方案結(jié)果的準確性，這樣在實際施工過程中才能最大化保證土建工程的施工質(zhì)量。計算機技術(shù)在土建工程設計中發(fā)揮著巨大作用，在數(shù)據(jù)計算方面擁有先天的優(yōu)勢。即便如此，在計算結(jié)果的研究分析方面依然需要人工的參與，基于數(shù)據(jù)計算結(jié)果來分析土建結(jié)構(gòu)的具體類型和特點。數(shù)據(jù)計算結(jié)果對土建工程的施工有巨大影響，如果數(shù)據(jù)計算結(jié)果錯誤，勢必會嚴重耽誤土建工程的施工進度，給施工單位帶來較為嚴重的經(jīng)濟損失，甚至還有可能釀成人員傷亡事故。因此，計算人員一定要確保數(shù)據(jù)計算結(jié)果的準確性，為土建工程的順利開展提供科學的數(shù)據(jù)參考。

三、優(yōu)化技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)設計中的應用建議

（一）土建結(jié)構(gòu)設計與概念設計優(yōu)化

土建工程結(jié)構(gòu)的設計方案需要有多重結(jié)構(gòu)與布局設計選擇，在實踐中，即使建筑物的結(jié)構(gòu)布局已經(jīng)確定好，所處的荷載狀況也完全一致，那么同樣也是有很多不同的分析方法可供選擇。由于在分析中所能夠運用到的材料、參數(shù)以及荷載取值等均不是一成不變的，因此在對一些細節(jié)問題進行處理時也要做到隨機應變，尤其是對于那些無法運用計算機軟件來解決的問題，則需要由設計人員根據(jù)實際情況來展開全方位的分析，最終給出準確的判斷。概念設計的核心之處就在于，根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)設計的規(guī)律和原則，同時按照土建工程項目的以往經(jīng)驗來展開更進一步的研究設計，從而提供出多種不同的備選方案。

（二）房屋結(jié)構(gòu)設計與概念設計處理

對房屋結(jié)構(gòu)的概念設計問題處理同樣有多種形式可供選擇，但卻具有著相同的目標，即為無論外界有何種不良因素的影響和干擾，建筑結(jié)構(gòu)都可以達到穩(wěn)固狀態(tài)，并將損害降到最低。不難看出，有關(guān)于房屋結(jié)構(gòu)概念設計的處理，需要優(yōu)先考慮到外界環(huán)境，盡可能全面的去分析可能出現(xiàn)的破壞性因素，在此基礎之上來制定出可行性較高的解決方案。例如，在所有不良因素中，地震是最不可控且難以預防的一項因素，地震具有著超強的破壞性，因此必須要將其設為概念設計中的一項重點課題。

（三）保證結(jié)構(gòu)設計的實用性和藝術(shù)性

對于建筑師而言，建筑物本身就是他們最值得驕傲的藝術(shù)品，因此在進行建筑物設計時，建筑設計師會盡可能的將自己的想法與意圖淋漓盡致的表現(xiàn)出來，以期能夠呈現(xiàn)出更具實用性和藝術(shù)性的優(yōu)秀作品。為此，建筑結(jié)構(gòu)設計師需要優(yōu)先考慮到建筑的安全性與實用性，在此基礎之上來盡可能的去改善建筑結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)形式，結(jié)合客觀條件來展現(xiàn)出自己的美學意圖。

四、結(jié)語

綜上所述，土建工程結(jié)構(gòu)設計中存在一定的設計原則，設計人員必須要充分了解設計原則，盡量提高土建結(jié)構(gòu)的設計水平，降低設計方案中的問題。設計人員要加強對計算工作的重視，將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，做好相關(guān)準備工作。在設計過程中始終堅持相關(guān)的設計原則，還需具體問題具體分析，針對設計中新出現(xiàn)的一些問題采取有效的處理措施。

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