优化技术在土建结构工程设计中的应用分析

宋春草 赵亚莉

（郑州工商学院 河南省郑州市 450000）

引言

在进行土建工程建设中，土建结构的工程设计工作尤为重要，它影响着土建工程项目的质量和水平。而利用优化技术进行土建结构工程设计可以使土建结构内部设计中各个部分、各个单元都能实现完美协调，在保障土建工程的高质量的同时还能实现土建工程的美观性和实用性。但在实际的土建结构工程设计工作中，设计人员对于优化技术的应用技巧和方式掌握的还不够熟练，所以必须对其应用方式和技巧等各方面知识进行深入研究，以不断提高土建结构工程设计工作的质量和水平。

1 优化技术在土建结构工程设计中的应用现状

当今建筑行业中土建结构的工程设计仍然存在一些问题需要多加注意。

1.1 设计人员的设计能力影响优化技术的应用效果

相比起传统的设计技术，优化技术在土建结构工程设计中优势明显，但相对应的其设计难度也比较大，对设计人员的技术和能力都有着较高的要求。但在实际的设计过程中，由于一些设计人员设计水平有限、设计理念不科学、设计内容考虑不周全等原因造成的土建结构工程设计不合理，使优化技术不能发挥出真正的价值[1]。

1.2 设计人员在土建结构工程设计中忽视建筑的艺术性和美感

为追求工作效率或者只关注建筑实用性与安全性，从而忽视建筑设计的美感和艺术感的问题也是设计人员在设计过程中比较容易失误的地方。现代社会中人们对于生活品质的高追求体现在建筑物上就是对其艺术感和美感的追求，建筑物作为提供给人生活、办公或者娱乐的场所，在保障安全性的基础上也要考虑到使用者的感官体验。

2 优化技术在土建结构工程设计中的具体应用策略

2.1 优化技术在土建结构工程设计中的应用原则

2.1.1 设计时要注意土建结构的使用寿命

在土建结构工程设计中要充分注意到建筑物的使用寿命问题，要符合国际上要求的土建结构建设使用寿命标准。因此，设计人员要在理念上引起重视，要加深对土建结构使用寿命问题的研究和理解，并经过多次的模拟实验对自己测出使用寿命结果加以验证之后再进行正式的设计工作。在这一过程中要充分考虑到土建工作中的各个环节对土建结构使用寿命的影响因素，比如施工、养护、管理等，这样才能尽量使设计出的建筑结构真正的使用寿命达到预期的效果[2]。

2.1.2 对土建结构耐久性问题加强关注

土建工程在建造和使用的过程中其耐久性很容易受到建筑环境的影响，而且附近的各种有害化学物质都会降低其耐久性。此外，交通、地震、风力以及疲劳载荷的问题都对土建结构的耐久性和安全性起着重要的影响。所以，在优化土建结构工程设计的过程中，以上的因素都要充分考虑到，以避免土建结构耐久性不高，埋下安全隐患。

2.1.3 考虑疲劳荷载情况下土建结构设计方案

土建结构在使用过程中承担着重要的荷载作用，而且这种荷载作用是动态的，对土建结构不断产生反应和影响，会使土建结构在这一过程中发生震动，甚至在长期的作用力影响下产生结构疲劳损伤，日积月累，这种损伤会越来越大。而且在实际的土建结构工程建筑过程中，采用的建筑材料并不能真正的达到均匀和连续的状态，还会出现一些细小的瑕疵，虽然不明显，但在使用过程中由于荷载作用的影响，这些小瑕疵会逐渐由一些小问题变成大问题，如果没有在设计之前就考虑到这些问题，致使其后期渐渐恶化，从而影响整个土建结构的安全性。所以在土建结构工程设计过程中，不仅要考虑建筑结构的整体性，更要注意到土建结构的局部问题和细节问题，如果其结构局部出现问题失去效果，最终“千里之堤，溃于蚁穴”，从而使整个土建结构的设计和建筑都毫无意义。

2.2 优化技术在土建结构工程设计中的优化方法

2.2.1 优化准则法

这种优化方法要求设计人员在土建结构工程设计中从土建工程自身的结构入手，以此为中心。优化准则法使用在土建结构工程设计中时，迭代法成为其最好的实现方式。所以，土建结构工程设计人员在设计过程中运用优化准则法时必须要有丰富而充足的实践经验和专业理论知识，然后进行仔细地分析和深入的研究，最终得出最科学合理的结论。

优化准则法由于其简单易懂的优化设计原理得到土建设计人员的广泛青睐，但这也不能否定它自身存在的一些不足和缺陷，它的有效应用必须是在土建结构布局完全形成的情况下才能实现。这样一来，它的使用能力和使用范围就被局限起来，设计人员在运用时必须要注意到这一点。

2.2.2 数学规划法

力学设计的水平影响着结构物的效果和质量，没有合理而科学的结构力学设计，是无法满足建筑物在实际使用过程中对承重质量和承重力量的要求的，而且这种力学设计上导致的建筑物质量问题是非常不利而且很难做出有效评估的。在此基础上，数学规划法的优势就得到明显的体现，它是以建筑物的结构力学问题为设计切入点，从而能够达到对土建结构设计的有效规划和优化。如果能够科学合理的将数学规划法使用到土建结构工程设计中，就能使设计过程中用到的设计工程变量数据实现最优化，从而使整个工程设计实现合理化、科学化。

2.3 优化技术在土建结构工程设计中的具体应用

2.3.1 常见的土建结构工程设计问题及优化措施

土建结构工程设计中应用优化技术重要目的是为保障建筑工程的安全性和稳定性，而在实际设计过程中就必须要注意到各个环节的安全性以及其实用性。所以，在世界土建设计过程中要注意到其中容易出现的问题，并采用相应的优化措施，这里做几个举例。

（1）在设计过程中为了防止出现地震灾害时抗震缝之间发生碰撞，就要适当加大抗震缝之间的宽度。

（2）悬挑梁的设计要注意合理性、保准性，为有效降低其截面应力作用可设置成截面，这样一来就能有效防止梁体发生变形。

（3）为保证承重柱的截面高度足够充足，在土建结构设计过程中就要注意控制好梁柱的线刚度比，这样就能提高承重柱的抗震能力，从而保障建筑工程的安全性和稳定性。

（4）在进行土建结构工程设计时，对于构造柱问题也要加以注意，最好要在设计时将其按照承重柱的标准进行，以实现更好的支撑作用。

2.3.2要将实用性与艺术性相结合

土建工程项目最终是为人们提供安全优质的生活和工作环境的，所以其实用性和安全性必须要高，同时还要注意融入一些艺术性元素。在实际的土建结构工程设计工作中，设计人员要将建筑设计方案不断进行优化和改进，将建筑实用性和艺术性进行巧妙融合。例如：在设计中，可以根据对称原理合理安排和布局，这样不仅可以有效降低建筑物在过大的荷载作用中土建结构产生的损伤，还提升了建筑物的视觉美感。

3 小结

经过上述讨论，我们已经对优化设计在土建结构工程设计中会发生的问题和解决方式都有一定的了解，也深刻体会到土建结构工程设计的复杂性和专业性以及其对于建筑工程安全和质量的重要影响。所以，在土建工程项目建设中，要加大对土建结构工程设计的重视程度，深入研究优化技术在土建结构设计的应用方式和技巧，严格按照科学合理的优化原则进行设计优化，以保障设计工作的质量和水平，从而为人们提供更加优质安全的生活场所。