基于土木工程建筑結構設計的優化分析

肖凱峰

（黑龍江工商學院，黑龍江 哈爾濱 150000 ）

0 引言

在此階段，人們對建筑物有更高的要求，包括建筑物的大小、功能、內部設備和外觀。在要求質量的同時，還應確保經濟利益的穩定性。隨著科學技術和全球一體化的發展，新型的建筑技術和材料已被應用到建筑項目中，并且已經發揮了一定的作用。與傳統的土木建筑相比，現階段的建筑項目逐漸變得智能化。技術和自動化的發展大大提高了建筑工作的效率，降低了投資成本，解決了施工過程中的問題。但是，與此同時，建筑市場的競爭也在逐步加劇。在這種環境下，人們對建筑物有新的要求，包括質量，功能和外觀等，要求相關人員在施工前進行勘測和設計，即對于結構設計而言，如何滿足消費者的需求，進行最佳設計是現階段研究的主要方向。

1 對土建結構工程設計進行優化的意義

工程設計優化可以降低企業的投資成本，節約資金的投入。減少了多層建設采光不好等多方面的因素帶來的成本的投入。優化設計結構是降低成本的有效措施，可以提高建筑結構經濟，建設多層住宅和高層住宅的時候，建筑樓層越高，需要的建筑材料越多，隨著樓層的增加，墻體的承重和建筑主體的重量會不斷的增加，地基和墻面的承重力增加，所需要的水電管道和勞動力都會相應的增加。所以，在工程施工項目中，合理運用結構設計優化措施，可以為土木工程建設項目提供了更多的有效運用率，也可以確保建筑工程的施工質量達到的預定的狀態。也是提高了施工企業的利潤，也為建筑行業的可持續發展做出了有效的措施。

2 當前土木工程建筑結構設計中存在的問題分析

2.1 未能全面認識到圖紙

在整個建筑施工環節中，圖紙起到了非常關鍵的作用。它是對現場施工起著重要的指導性作用。如果沒有在前期正確合理的設計好圖紙，在現場施工過程中會導致一系列環節根本無法進行，并且施工質量也有可能會存在隱患。從一些項目來看，有的建設單位并沒有真正的認識到這一環節的重要性，沒有正確的理解圖紙在整個項目過程中的重要性和嚴謹性。所以，在工程進入施工階段的時候，

無法根據項目的實際施工條件評估圖紙，因此很難以適當的方式進行施工活動。在設計過程中，有很多設計師的綜合素質有待提高，而缺乏工作經驗也造成了很多設計問題。如果不能及時發現問題，將影響項目建設的發展，也將失去圖紙設計指導的意義[1]。

2.2 結構設計中的環節不科學合理

有的施工企業設計師在整個圖紙的設計過程中，由于設計師沒有充分的現場施工經驗，只是憑書本知識來設計，并沒有了解到現場施工中的一些繁瑣細節，和施工人員的專業水平不足。設計的圖紙需要和現場的情況相結合。所以需要加強結構設計的完整性，并應合理使用多種資源以提高建筑結構的安全性。土木工程結構的總體設計要求相對來說較高，設計圖紙的不合理就會在現場施工中一點點體現出來，會造成施工不順利。在項目設計過程中，必須合理的預估項目結構各環節的實際情況。但是，由于設計人員無法控制整體結構，因此出現了許多偏差，從而導致許多施工問題。

2.3 整體性比較差

隨著土木工程施工結構設計的發展，結構完整性差的問題尤為突出。不能夠全面的進行土木工程建筑分析，結構設計中出現了分散的問題。因此制定了不同的區域設計計劃。主要現象是土木工程被排除在工程之外，土木工程建筑結構的整體形狀不牢固，不僅會造成結構本身各個部位的缺陷，而且還會造成一般建筑之間的不一致。導致土木工程和周圍建筑物環境不協調，這會降低居住者的幸福感，并導致土木工程建筑物無法長期發展。此外，這些問題還可能導致不利影響，例如環境污染，文化破壞和能源浪費[2]。

2.4 細節不完善

目前，在土木工程建筑結構設計的開發中優先考慮的是建筑物主體部分，對于細節尚未得到足夠的重視。因此，在建筑施工過程中會產生許多建筑風險和危機。例如嵌入組件的問題，區域分隔結構的平衡差，建筑空間內部保留的問題等，都是設計細節缺陷。由這些細節引起的威脅是眾所周知的，它可能導致建筑物的內部結構發生變化并影響其他工程施工，降低了建筑物的整體質量和效果。使建筑物的整體質量達不到預期使用狀態，導致其耐久性下降。嵌入式組件的問題是土木工程建筑結構中嵌入式組件的設計不平衡，從而導致建筑物內部發生變化，從而影響整體質量和有效使用[3]。

2.5 承重柱的截面設計不科學

在項目結構中，所有物體的荷載都是由承重柱來接受，承重柱的截面的面積會反應了它的承受能力。但是，在項目設計的環節中，一些設計工作人員減小了荷載柱的截面積以降低成本，增加了梁與柱之間的線性剛度比，從而導致建筑結構中存在嚴重的安全隱患。

2.6 橫挑梁的荷載設計偏小

在設計建筑結構時，許多設計人員通常會著重關注挑梁的強度，但忽略挑梁的強度會導致梁設計較小。這是因為殼體結構的承重作用力是垂直的，因此在設計過程中評估其撓度更有意義。建筑物的荷載設計偏小，很容易使梁截面上的應力集中在壓縮區內，從而在梁體內產生裂縫，從而影響建筑物整體結構的穩定性和安全性[4]。

3 土木工程建筑結構設計的優化措施探析

3.1 準確計算出房屋建筑結構

地基的基礎結構設計不嚴謹，導致地基的安全性能欠缺。首先，業主應強制要求建設單位按照有關規定對房屋建設項目進行地質勘查，要知道更準確的勘查數據。然后，設計師在知道了地基基礎信息后，要嚴格按照科學計算方法準確計算項目結構基礎的承載力。但是，應該注意的是，在使用地面替換墊設計時，設計人員還需要更改地面替換層的厚度。保證科學計算后的數據得承重力的準確性、可行性、可靠性和安全性。最后在計算項目結構的承重力時，在最大程度上確保整體項目的安全[5]。

3.2 科學設計承重柱截面

建筑物的整體承重力最重要的就是承重柱，所以在建設單位設計的過程中，必須合理的設計截面。根據實驗數據，正確計算承重柱的受力情況，并要按規定減少承重。最后確定承重柱的受重力。對于承重柱，隨著橫截面積的增加，它將增加添加物的承載能力，但也會增加整體結構重量，這不僅增加了建造成本，而且還對設計師的綜合素質水平要求達標。因此，在設計承重柱截面時，要在保證項目整體結構安全性能的基礎上考慮因此而發生的相關成本[6]。

3.3 合理設計挑梁承重

由于挑梁在結構中是非常重要的，其工作狀態的也是相對復雜的。因此要設計必須規范合理，應注意結構具有足夠的安全度。對挑梁加固可以有效保證工程質量。如外包碳纖維加固，碳纖維加固技術是近幾年興起的建筑領域的新型技術。碳纖維加固方法與外包鋼類似，它比外包鋼更加簡便，而且方便運輸，外在的環境因素對它幾乎不會產生腐蝕作用。不過從經濟學角度來說，它比外包鋼成本略高一些。

3.4 驗證每個參數的含義

土木工程施工結構的設計工作與參數密切相關。有時看似微不足道的參數可能會對設計產生重大影響。此外，在建筑行業中很難確定某些專業術語。如果建筑結構的建筑師沒有正確地進行工作并且不認真理解每個參數背后的含義，那么很容易出現設計質量低的問題，這會大大增加設計成本。從理論上講，每個參數都沒有明確的界限，但是在建筑工程設計的特定環節中，每個參數必須定義實際和有效的定義，以避免重復設計。

3.5 加強溝通和交流

在建筑結構設計工作之前，土木工程建筑結構設計師應與投資者進行有效的溝通和交流。在與投資者進行具體溝通的過程中，我們必須弄清設計方向，掌握建設項目的具體設計要求，最大程度地滿足客戶需求。同時，設計師應主動向投資者詢問其聯系方式。當建設項目發生重大變化時，應及時征詢他們的意見，以免對建筑結構的設計造成盲目性。設計人員必須充分了解該建筑項目的基礎，在此之前必須了解該區域的基本用途，并了解整個建筑工地的地面條件。設計師是整個建筑結構設計項目的主要負責人。為了最大程度地發揮工作潛力，設計師應定期召開不同建筑部門的會議，闡明不同部門的不同工作職責，并確定部門之間的工作。避免重復工作內容，并盡可能提高設計質量和工作效率[7]。

3.6 抗震設計中的優化

在民用建筑抗震設計過程中，應注意設計過程中計算數據的準確性，以確保承重柱的截面面積達到一定的標準，在施工前必須進行標準和預應力測試，以確保它可以承受一定量的外界作用力。其次，在設計過程中，必須保證立柱，剪力墻和立柱之間保持一定的平衡，在設計過程中避免過強的剛度，并具有一定的能力。可以根據外力調整自身的承載能力，有效保護剪力墻，提高建筑物本身的抗震能力。另外，應按照國家標準規定的抗震等級進行設計。在實際的設計過程中，由于環境工程和外力的影響，一般來說，地震等級要高于規定的標準，以確保建筑物的適用性，還要保證相應的易用性和承載能力，要求設計人員在設計過程中注意與鋼筋的結構比以及鋼筋與混凝土之間產生的作用力，以便確保抗震安全的有效性[8]。

3.7 合理應用信息模型技術

3.7.1 縮短工期

可以通過加強團隊合作、改善傳統的項目管理模式、實現場外預制、縮短訂貨至交貨之間的空白時間,這樣大大的縮短了工期；

3.7.2 更加可靠與準確的項目預算

基于信息化技術的合理應用可以使預算更加準確、且節省了大量時間；

3.7.3 提高生產效率、節約成本

由于利用信息模型技術可大大加強各參與方的協作與信息交流的有效性，可以在短時間減少了返工的次數，信息技術模型參數模型作為施工文件，有效地提高了生產效率、節約了生產成本;

3.7.4 高性能的項目結果

信息模型技術所輸出的可視化效果可以為業主提供了一個更直觀的視角和平臺，南昌且利用該技術可實現能耗與可持續發展設計，為提高建筑物性能提供了必要的技術手段；

3.7.5 有助于項目的創新性與先進性

信息模型技術可以實現對傳統項目管理模式的優化，如一體化項目管理模式下，各參與方早期參與設計模式有利于吸取先進技術與經驗、實現項目創新性；

3.7.6 方便設備管理與維護

利用信息模型技術可直觀的看到竣工模型，更直接的看到最終的效果，而且它還可以作為設備管理與維護的數據庫，設計人員可以從不同的角度入手，全面提高建筑結構的設計果。

4 結束語

綜上所述，在土木工程建筑結構設計工作中，合理應用信息建筑模型技術的發展可以顯著提高建筑結構設計的有效性，并提高質量、效率和完整性。對建筑結構設計工作的顯著改進，同時還能夠最大程度地減少和控制結構設計錯誤的可能性，從而減輕了設計師的設計工作量。此外，信息模型技術開發的合理應用可以更好地滿足建筑結構及時設計的實際要求，這需設計師具有扎實的技術應用能力和設計素質。未來，我們需要高度重視人才的培養，以便最終實現業務的長期增長[9]。