基于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化分析

陳娟 天勤工程咨詢有限公司

一、建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的重要性

（一）保障建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益

經(jīng)過歷年來對傳統(tǒng)土木工程設計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的比較研究，以及對建筑設計經(jīng)濟指標的分析，發(fā)現(xiàn)科學性、規(guī)范性的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案可以使結(jié)構(gòu)內(nèi)部中每個部分都得到合理協(xié)調(diào)，并且充分利用建筑資源，最大限度地減少建筑材料的消耗及其浪費問題，可以減少成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（二）符合當今建筑行業(yè)的要求

時代發(fā)展的進步和人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需要，使人們對建筑行業(yè)的要求不斷提高，并希望在建筑結(jié)構(gòu)設計方面予以空間最大化的利用。土木工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以使建筑材料達到最大的利用，使建筑空間更為合理，同時可以滿足建筑的多元化需求。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法被使用后，可以滿足對建筑外觀性和實用性的雙重要求。

二、常見的土木工程構(gòu)造優(yōu)化技術(shù)

（一）概念設計在土木工程構(gòu)造規(guī)劃當中的運用

概念設計就是指“相關規(guī)劃人員根據(jù)規(guī)劃的實踐經(jīng)驗以及一般規(guī)律，對土木構(gòu)造規(guī)劃的各種方案進行解析并優(yōu)化選取方案的過程”。概念設計技術(shù)在土木工程構(gòu)造當中主要運用在參數(shù)選取、荷載量的確定、土木工程構(gòu)造的細節(jié)處理以及土木工程構(gòu)造的布置等部分的規(guī)劃當中，在進行概念設計的過程當中相關設計人員需要對土木工程構(gòu)造的施工方案進行充分解析，從中挑選出最為合適的施工方案。

（二）概念設計在建筑規(guī)劃當中的運用

概念設計在土木工程的建造設計當中進行運用的主要目的就是提升土木工程的抗震能力，運用在土木的抗震性設計中，如若土木工程的抗震能力較弱，在發(fā)生地震的時候則會造成非常大的生命財產(chǎn)損失，所以，土木工程規(guī)劃當中的抗震能力優(yōu)化設計就顯現(xiàn)的非常重要。然而發(fā)生地震的隨意性是極其大的，不同地域的破壞能力以及地震等級等也都是不一樣的，這就為土木工程規(guī)劃當中的抗震能力設計提出了更高的需求，有關數(shù)據(jù)的核算能力也極大。概念設計是“整體考慮確定抗震能力的造價因素以及各種因素，選取經(jīng)濟性以及抗震性最高的施工方案。”所以，在土木工程規(guī)劃當中的概念設計優(yōu)化技術(shù)的運用可以進一步提升土木工程的抗震性能。概念設計優(yōu)化技術(shù)在土木工程構(gòu)造規(guī)劃當中運用的核心思想為“大震不倒、中震可修以及小震不壞”，其實這種思想也是多個路徑進行預防的思想，多個路徑進行預防的思想就是指“在發(fā)生較大的地震時候，先對土木工程的次要構(gòu)造進行損壞，消耗地震的能量，盡最大可能確保土木工程的主要構(gòu)造不受到損壞。”

三、建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的主要內(nèi)容

（一）建筑整體和局部的優(yōu)化

土木工程結(jié)構(gòu)設計包括整體設計和局部設計，通過建筑整體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠讓建筑空間得到更為合理的利用。比如，在對土木工程結(jié)構(gòu)整體設計時，更多的是需要考慮其整體承重和質(zhì)量需要，而在結(jié)構(gòu)細節(jié)設計方面則更需要在選材、使用等方面予以深度考量，使建筑結(jié)構(gòu)達到質(zhì)量和需要的雙重滿足。

（二）建筑上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

土木工程結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化需要首先分析剪力墻的受力是否平均，可以適當加大剪力墻的長度，減少墻肢的個數(shù)，從而在保證安全合理的同時，增加住宅的使用面積，減少建筑材料的使用，不僅節(jié)約成本，又能符合建筑對安全性的要求。另外，應充分考慮剪力墻底部的優(yōu)化設計，保證剪力墻底部加強部位的高度，使剪力墻具備較強的抗震性能。樓層的平面幾何中心和剛度中心應重合，以提高建筑的穩(wěn)定性與剛度，最終保證建筑的建設質(zhì)量和使用安全。

（三）地下結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

地下部分的結(jié)構(gòu)設計是土木工程結(jié)構(gòu)設計的重要組成部分，在土木工程的使用過程中發(fā)揮著重要作用。為了帶給人們更為舒適的居住感受，做好地下結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計非常重要。進行地下結(jié)構(gòu)設計時，應盡量合理布置地下室柱網(wǎng)跨度和主次梁的布置方式，可以將上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位埋入地下室頂板中，這樣可以使地下室空間得以擴大，有利于人們對地下室的空間利用，還可以通過降低地下室層高的方式進行多層的下室的結(jié)構(gòu)設計，使地下室層級和面積增加，增強其使用性能。

（四）抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，最重要的目標是提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少地震等自然災害對人力、財力的負面影響。因此，在對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案進行提升時，應當充分規(guī)劃結(jié)構(gòu)中的防震設計，著重注意對截面的高度確定和調(diào)整。同時需要對不同的主軸方向和水平方向上的承重柱進行抗震防范分析與計算，充分考慮到整個建筑結(jié)構(gòu)橫縱方向的框架的穩(wěn)定作用，不能存在偏差。同時，在實際的設計與施工過程中也不能出現(xiàn)配筋不足的現(xiàn)象。

（五）排水管道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

土木工程結(jié)構(gòu)設計過程中還需要對排水管道系統(tǒng)予以優(yōu)化設計，考慮排水管道為土木結(jié)構(gòu)的重要組成部分，加之其復雜程度較高，需要從實際應用入手做好排水管道系統(tǒng)的優(yōu)化。尤其很多管道為穿墻管道，需要在結(jié)構(gòu)設計中做好預埋空間的預留，在空間設計過程中要注意避免管道碰撞，并做好預埋空洞標記，這樣可以在結(jié)構(gòu)施工過程中避免操作失誤。如果排水管道穿越承重墻，還需要做好承重墻的加固，避免管道施工對建筑工程質(zhì)量的影響。

（六）優(yōu)化建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)設計

為了貫徹綠色發(fā)展理念，建筑結(jié)構(gòu)設計需要以節(jié)能為基礎，從各個設計環(huán)節(jié)完善當前的建筑設計方案。此外，為了保證建筑的舒適性，必須考慮建筑物的通風和日照條件。比如，可以通過南北通透戶型設計的方式實現(xiàn)土木結(jié)構(gòu)的通風。通過交錯空間設計的方式將陽光引入其他房間，從而使空間的光照符合使用要求。

四、結(jié)束語

總的來說，隨著我們國家社會經(jīng)濟的持續(xù)進展，人們的生活水準也得到了極大提升，在將來，人們對土木工程的要求也會逐漸增高，土木工程設計將要面臨的挑戰(zhàn)也會逐漸增多。有關的設計人員需要充分對土木結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，在持續(xù)改進結(jié)構(gòu)設計的前提之下充分滿足人們的實際需求，同時還推進了土木工程結(jié)構(gòu)設計的持續(xù)發(fā)展。