土木工程建筑结构设计优化研究

王勇

（开封市东方建筑有限公司，河南开封 475000）

土木工程建筑结构设计优化研究

王勇

（开封市东方建筑有限公司，河南开封 475000）

通过简要分析结构设计环节存在的问题，从完善图纸设计、优化建筑结构设计、应用结构设计软件三方面，就如何优化土木工程建筑结构设计工作进行分析，以期提升企业建筑结构设计水平，进而保证土木工程建筑整体质量。

土木工程；建筑结构；设计优化

受城市化进程加速的影响，我国土木工程数量逐年递增，部分房地产投资商更为注重对利润的追求，而居民对土木工程建筑质量也更为关注。建筑结构设计是施工开展的基础，不仅关乎工程项目整体质量，同时也关系着投资方的投资成本。企业通过优化土木工程建筑结构设计工作，能够令自身所得利润达到最大化，同时也保证了土木工程的整体质量，延长了建筑物的使用寿命。

1 结构设计存在问题

1.1 建筑结构整体稳定性

如今，大部分土木工程的建筑物以高层建筑物居多。然而，高层建筑物在施工过程中，往往容易受到外界因素的影响，对建筑结构稳定性较易产生干扰。因此，建筑结构设计的稳定性及抗震性能便显得尤为重要，是实际人员必须考虑的因素之一。抗震设计过程中，建筑物宽度参数是极为重要的一项参数，同时也是设计人员必须研究的参数之一，直接关乎建筑物设计整体结构的稳定性。设计人员不仅需要考虑建筑物的宽度，还需要考虑建筑物基础深埋的深度。例如，部分设计人员通过变形缝将主楼同裙楼分开，加之基础的深埋度不合理，一旦该地区发生地震，便会导致建筑物出现滑移的问题，甚至发生建筑物倾覆的事故，对居民财产安全及生命安全构成威胁。

1.2 楼层平面刚度问题

设计人员在设计建筑建构时，若发生结构布置方式及基本结构概念缺失的问题，便会运用楼板变形的计算方式计算楼层平面所具有的刚度。若从力学模型角度分析，该方式可行。然而，设计人员在确定楼板变形程序过程中，所得结果准确度并不高。研究表明，导致该方式计算精确度不高的主要原因是受到结构设计中建立于安全储备之上的部分位置过大的影响。针对该问题的解决，设计人员可利用将楼层设计为刚性的露面以完成计算，从而避免程序计算所得结果同现实楼板的实际受力情况之间存在本质性的误差。

1.3 结构设计安全问题

建筑结构设计质量的优劣同建筑事故发生概率的高低是否存在直接关系，一直是设计人员关注的问题之一。部分设计人员在实际设计工作中，往往存在随意扩大建筑物构建截面或是增添建筑物所用钢量的现象。这一设计方式使得企业需要投入大量成本，同时也对建筑结构整体的安全性有一定威胁。尽管我国在建筑结构方

面所设定的安全储备相对较低，但对工程材料用料方面的要求，反而高于其他国家同类的工程标准。从20世纪50年代起，我国建筑物中所用的混凝土本身强度并不高，施工方式同世界其他国家相比较为落后，也因此引发大量建筑安全事故。就我国原有部分建筑物而言，多次地震之后其都通过了相关考验。由此可见，建筑安全事故的发生同建筑结构自身安全性之间的联系并不紧密。

2 土木工程建筑结构优化措施

2.1 完善建筑设计图纸

建筑设计图纸可以向施工人员展示建筑结构的整体设计及设计人员的意图，同时也是施工人员施工的依据及基础，指导施工人员应当如何施工。因此，设计图纸的精确度显得尤为重要。若设计图纸中存在问题，实际施工中该问题会被放大，且问题对施工的干扰也极为严重，可能影响施工的顺利进行，甚至有可能发生极为严重的安全事故，造成不可挽回的损失。因此，设计人员在开展工作时，应完全依照科学规范进行设计，不可为了节省工作量或是贪图方便，将设计图纸中的部分重要信息的标注或设定标准进行简化，甚至直接忽略，造成施工人员在实际施工中难以理解图纸意图的局面，影响施工整体进程或是引发施工安全事故。此外，针对部分复杂或细致的设计环节，工作人员需要更加细心，不能敷衍了事。无论如何，设计人员在设计建筑结构的过程中，应保证设计图纸的合理、严谨与科学。图纸设计完成之后，设计人员需先行对图纸内容进行检查，确认设计图纸有无问题。若发现存在问题，应立刻结合工程实际情况进行修改，直至确定图纸各项内容均已标注，以体现建筑结构设计的科学性与严谨度［1］。

2.2 建筑结构设计优化

建筑结构设计工作是构成土木工程建筑结构设计的重要环节之一。故而，设计人员不仅需要保证设计图纸的精确度，同时还需对建筑结构设计进行优化。设计人员应明确以下两点：其一，建筑结构设计优化工作的目的是为了保证建筑工程项目质量能够得到提高；其二，建筑结构优化工作须将企业工程成本造价压缩至最低。受上述两方面内容限制，设计人员在设计工作中，既要考虑该土木工程实际施工需求，还需考虑投资方经济实力及其投入的成本，不断优化建筑结构，直至符合施工单位与投资方两者的要求，得到双方的肯定。

优化工作并非盲目地压缩投资成本，设计人员在优化建筑设计结构时，应先综合考虑设计总体，挑选可优化的部分，之后有目的性与针对性地进行优化。如此一来，设计方案的合理性及经济型均能得到一定体现。故而，设计人员在设计过程中，应对施工现场进行实际考察，并借鉴有关资料，同时结合自身设计经验，对建筑结构有关构件的承载能力进行计算，并对比几种构件的属性，从中挑选更为适合的构件以完成优化。以某建筑物为例，该建筑结构不仅受到竖向荷载的影响，还需要承受风荷载、水平荷载、温度应力及地震荷载等方面的影响。设计人员在设计该建筑物结构时，应全面考虑上述影响因素来决定设计结构的布置方案及选型方法，使其能够经受水平荷载、风荷载等荷载作用力，保证建筑结构的安全性。

设计人员在对水平承载构件进行设计时，需充分考虑多方面设计因素及限制条件，按照实际情况进行设计，以满足施工需求。设计方案中，结构传力路径不宜过长，应使用最为简易与跨界的方法将建筑结构所承受的荷载力传输至主梁。同时，利用柱、剪力墙等呈竖直方向的构件在短时间内将荷载传输至基础。此外，设计人员设计建筑结构内剪力墙的过程中，需合理把握剪力墙之间的间距，令楼板刚度能够符合施工作业及建筑物后期使用的实际需求。所以，设计人员设计建筑结构时，应先找准优化对象，如结构内相对薄弱的环节或构件，之后有针对性地进行更换构件或加强来完成优化，进而使建筑物整体结构强度得到加强。

2.3 应用结构设计软件

信息时代的来临简化了设计人员的工作，同时也降低了涉及人员的工作量与工作难度。传统设计工作都是通过手绘完成，不仅耗费时间，人工绘制的图纸质量也相对较差、精确度不高。如今，计算机技术与网络技术已然渗透人们的生活，与人们生活、工作及娱乐息息相关。设计人员也可通过计算机技术及网络技术对建筑结构设计图纸进行优化与检测，以提高设计的准确性及精度，并可加快设计速度。以软件PKPM为例，该软件可用于高层建筑物的设计工作中，有效分析有限元。设计人员能通过该软件完成剪力墙的设计，同时对单元进行划分。此外，设计人员还可通过该软件设计不同类型的洞口排布方法，并计算建筑结构内各部分的受力状态，以供设计人员挑选最佳的设计方案。

设计人员熟悉结构设计软件的操作方式之后，可以加快其设计速度，并提高图纸精确度，有利于建筑结构设计人员专业水平的提升。设计人员需注意，使用软件进行设计与计算的过程中，应针对结构施加形式选用相应的计算模块。选择计算数据时，应以确保结构稳定性与安全性为目的，得出精确的数值，用以提高结构设计的整体质量。

3 结语

建筑结构设计是土木工程中重要的工作环节之一，不仅决定了项目工程整体质量，同时也决定了建筑结构外观。故而，设计人员在设计工作中，应先确保工程项目的安全性，尽可能延长建筑物的使用寿命。在这一前提下，尽量压缩企业的投资成本，不仅保障人们的生命安全与财产安全，同时为企业创造丰富的经济收益。

［1］蔡准.土木工程建筑结构设计优化分析［J］.价值工程，2015（27）：76-77.

Study on Optimization of Civil Engineering Building Structure Design

Wang Yong
（Oriental Construction Co.Ltd.，Kaifeng Henan 475000）

Through the brief analysis of the problems in structural design,how to optimize the structure design of civil engineering construction was analyzed from three aspects of perfect drawing design,structural optimization design and the application of structural design software,in order to improve the design level of construction enterprises,so as to ensure the overall quality of civil engineering construction.

civil engineering；architecture；design optimization

TU318

A

1003-5168（2016）10-0112-02

2016-09-23

王勇（1975-），男，大专，助理工程师，研究方向：建筑工程。