優化技術在土建結構工程設計中的應用分析

錢銳

天津天營建筑工程設計有限公司 天津 300240

在土木工程項目中，結構種類繁多，結構的安全性、穩定性和經濟性是其中最重要的因素。土木工程結構設計中的優化技術有助于整合工程各單位，協調施工，保證土木工程施工質量和安全，實現建筑的美觀。然而，土木工程結構設計的影響因素是多方面的，一些設計人員對施工技術認識不足，設計經驗不足，制約了土木工程結構的更高發展，將極大地影響土木工程結構設計的質量。因此，推動優化技術在土木工程結構設計中的應用，對于改進現有技術，促進建筑業的健康持續發展具有重要意義[1]。

1 結構設計優化方式

1.1 數學規劃法

在土木工程結構設計過程中，結構力學的設計水平是結構設計的基礎。如果科學合理的結構力學設計不能得到較高程度的保證，就不能進一步保證建筑物在使用過程中滿足承載能力和穩定性的相關要求，進而對建筑物結構的質量造成極其嚴重的負面影響。在這個過程中，數學規劃方法具有極其重要的應用價值。這種方法是一種基于結構力學原理的工程結構優化設計方法。同時，有必要應用最優化方法來尋找最優解。在具體工作過程中，數學規劃方法主要用于處理非線性規劃問題，在不斷研究、歸納、總結的過程中，算法逐漸具有了較強的適用性，但在具體應用過程中，相關算法對其理論基礎有著嚴格的要求。通過科學的應用，最優解可以更加準確。在土木工程結構設計過程中，相關工作人員還需要嚴格根據實際情況進行具體工作，并結合現場實際情況科學選擇優化方法，確保其針對性和有效性，更好地保證整個工程設計的科學合理[2]。

1.2 優化準則法

在土木工程結構設計過程中，優化準則法需要以土木工程結構為切入點，在優化設計中，優先考慮一組優化設計必須滿足的設計準則，然后根據該準則建立迭代公式求得最優解。借鑒已掌握的工程經驗，進行進一步的理論分析研究而得到的，接近最優解。應用優化準則方法必須確保有豐富的理論基礎和實踐經驗。在設計工作中，首先要進行科學的理論研究，在此基礎上保證更準確的判斷，使設計結果趨于最優狀態，達到最優設計。與其他設計方法相比，優化準則法具有簡單、易于理解、收斂速度快等優點。在實際應用中使用的工作原理也簡單明了，通常具有較高的計算效率。

2 優化技術在土建結構設計中應用的意義

優化技術在土木工程結構設計中的應用有利于工程資源的整合。依托優化技術，有助于規范施工，改善現有施工技術和方法的不足，促進土木工程結構施工的合理性。然而，影響工程質量的因素很多。在設計階段，需要綜合考慮影響質量的因素。根據工程總體情況，綜合控制施工工藝、施工材料和機械設備等因素，結合環境因素、地質條件和水文條件進行優化設計。優化技術的應用有助于對土木工程結構施工全過程的監控，提高土木工程結構的施工質量。

此外，優化技術在土木工程結構設計中的應用，可以在不影響施工質量的情況下，有效地降低施工成本。土木工程規模大，建設周期長，風險高，必然投入大量的人力、物力和財力，任何環節問題都可能造成資源損失，增加建設成本。通過應用優化技術，可以將施工成本控制在合理的范圍內，降低成本投入，創造更大的經濟效益。特別是在建筑業迅猛發展的背景下，建筑類型逐漸多樣化，使得新時期土木工程建設條件更加復雜。

因此，優化技術的應用有助于深化土木工程各方面的整合，降低資源投入的強度，將施工成本控制在合理的范圍內[3]。

3 在土建結構工程設計當中優化技術的應用

3.1 大多數情況下所使用的優化方法

目前，土木結構工程的每一個細節都需要采用優化技術進行優化。主要措施有：①抗震節點設計時合理增加寬度，主要目的是為了在地震作用下提高地震活動性，增加寬度以避免這種情況的發生。②在設計懸臂梁時，采用合理的截面設計方法，有效地提高了懸臂梁的承載力。③在連續梁優化設計中，主要是保證單梁的設計，從而加強梁支座的加固，并制定合理的方案。在構造柱的設計中，必須確保承重梁下構造柱的合格與否，以及構造柱的強度和剛度是否具有較強的承載能力，才能保證土木工程的整體質量[4]。

3.2 優化設計的實用性和美觀性

在土木工程設計過程中，既要考慮到人們日常生活建筑的實際表現，又要保持其美觀。主要目的是保證人們在日常生活中生活的舒適，以及對美的追求。運用性能與美學相結合的兩種優化設計方法，可以使人們的日常生活質量得到顯著提高。如果建筑結構工程與藝術相結合，將使建筑業得到進一步的發展。

3.3 有效增強優化設計的理念

一般來說，在設計中有相應的設計理念，建筑設計理念是為了保證人們日常生活的穩定性和安全性。建筑工程與其他工程相比，其使用壽命更長，因此設計人員在設計方案時需要考慮更多的因素。設計者必須有相應的優化設計思想，才能使建筑的使用能力和質量得到明顯的提升。此外，對于施工過程中出現的一些問題，必須及時解決，否則會給人們的日常生活帶來不利影響。

4 土建工程結構設計中優化技術應用現狀

4.1 設計人員專業素養不足

影響優化技術在土木工程結構設計中應用的主要因素之一是設計人員缺乏專業素質，這在一定程度上影響著土木工程結構的質量和安全。在具體工程設計中，一些設計人員的思想陳舊，不能跟上時代的發展和創新，設計缺乏對工程建設各個方面的全面考慮，導致局部設計節點不夠細致，不僅影響土木工程結構設計，而且制約了優化技術的原有效果[5]。

4.2 忽視建筑藝術美感

為了降低施工成本，提高施工效率，一些設計人員過于重視土木工程結構設計的實用性和安全性。建筑物的外觀對人們的感受有重要的影響。當代人民的生活水平得到了顯著提高，對生活質量的要求也逐步提高。土木工程是為人們提供舒適的生活、休息和工作場所，因此，在保證工程質量和安全的前提下，應重視建筑藝術的美感，以滿足建筑舒適性的需要。

5 優化技術在土建結構設計中應用的方法

5.1 強化對細節的優化

設計人員不僅要對整個結構進行優化設計，而且要注重優化設計的細節，使土木工程結構設計更加細致。例如，在抗震性能設計中，應盡可能增加抗震縫寬，以避免地震時抗震縫兩側的碰撞，為了減小懸臂梁界面的應力，必須按有關標準和規范進行設計。

5.2 將造價管理與優化技術進行結合

任何項目的開發都需要根據項目的實際情況進行工程造價管理，土木工程結構設計也不例外。因此，在進行實際工程建設之前，必須根據實際情況搞好成本管理，將優化技術與成本管理有機地結合起來，注重投資控制，確保工程的順利運行。同時，在進行造價管理時，必須從工程設計的實際出發，實現對工程造價的有效控制，建立健全的管理體系，避免管理過程中出現的其他問題，進一步提高土木工程結構施工的質量[6]。

6 結語

綜上所述，在土木工程結構設計中，應用優化方案，轉變工作觀念，整合項目資源，綜合分析存在的問題，各環節緊密結合，同時提高施工質量，降低施工成本，帶來更大的經濟效益。通過優化建筑物的詳細設計，結合工程造價管理，改進工程前期設計，提升建設項目質量，確保優化技術在土木工程結構設計中的科學應用，更好地滿足現代建筑業的發展需要，從而為我國當前經濟水平的有效提升奠定堅實的基礎。