土建工程结构设计的优化技术研究

郑贺峰 赵义晋 张雯

【摘要】相较于传统类型的房屋结构设计，应用优化技术能够有效降低建筑工程项目的整体造价，从而将工程材料的性能最大限度发挥出来，协调好各个环节与工程单元之间的关系，同时全面提高土建工程的安全等级。除此之外，优化技术还有利于为制定工程管理决策提供合理建议，从而确保“经济、适用、安全”目标的顺利达成。本文主要针对土建工程结构设计的优化技术进行研究，以期为相关从业人士提供参考。

【关键词】土建工程;结构与设计;优化技术

一、土建结构设计的基本原则

（一）以人为本原则

任何土建工程施工都是以为人类提供便利为根本目的，良好的土建工程施工可以充分满足广大人民群众的物质和精神要求。近年来，随着经济的快速发展，人们对土建结构的要求有了明显提高，要求土建工程朝着生态化的方向发展，可以让人们与自然环境有更多的接触，土建工程设计中要更多地应用生态环保理念，这也是社会可持续发展的基本需求。工程建筑环境要与周围的自然环境充分结合起来，营造出一种人与自然高度和谐的居住氛围，让人们能够与自然和平相处、共同发展，充分彰显出人与自然的和谐。

（二）选择方案

在选择施工方案时应该尤其重视方案的科学性、合理性两个方面，土建工程施工过程都是按照施工方案中的要求开展的，施工方案的质量水平直接关系到土建工程的整体质量水平。同时也会对土建结构设计带来比较大的影响，所以一定要始终坚持以谨慎的态度来选择施工方案。方案的科学性和合理性要充分考虑到各个因素的影响，比如施工场地的地质地形情况以及当地的气候状况等，总之需要将所有可能影响土建工程施工质量的各种因素都纳入施工方案之中。设计环节要加强对地基的重视，充分考虑到地基变形问题。

二、土建结构设计工作中需要注意的问题

（一）基础设计问题

土建工程对施工技术水平的要求非常高，在施工开始之前必须对施工现场的地质水文情况进行详细勘测，确定勘测队伍的专业性。因为勘测人员的综合素质关系到勘测结果的准确性，而勘测结果又直接关系到土建结构设计的科学性，因此，最根本的要求还是在于对勘测队伍的管理。建设单位要从各个环节人手来促进勘察工作的顺利开展，针对勘察结果体现的问题，施工单位应该到施工现场进行实地考察，这样才能设计出最终的土建结构。需要设计人员注意的是，分析中的不同侧重点会带来不同的结果，对土建工程整体的施工也会造成不同的影响。

（二）工程设计整体牢固性不足，施工质量差

对于建筑工程而言，考验其质量性的基本方法就是根据建筑自身抵抗自然灾害的能力进行考量，在我国很多土建项目中，很多工程设计缺乏对整体牢固性的考虑，造成很多建筑工程不能很好的抵抗地震、狂风暴雨等自然灾害，严重威胁居民的生命财产安全。与此同时，相对一些地震频繁的国家，我国土建结构安全性设计的过程中缺乏抗震理念的设计，造成我国很多施工过程偷工减料，严重影响后期的建筑质量。

三、土建工程结构设计的优化方法

（一）数学规划法

数学规划法是指基于结构力学的基本原理，针对土建工程结构设计进行优化的一种规划方式，同时采用优选法等来寻找出最优解。通常情况下，数学规划法常用于对非线性规划问题的处理，并且随着实践经验的不断增多，也衍生出了适用性更强的算法，不仅具有更好的通用性，而且所参考的理论基础也更为全面，通过合理化运用能够有效提高最优解的准确性。

（二）优化准则法

优化准则法是指以土建工程为实际出发点，在开展优化设计时应当优先对设计准则展开研究的一种方法，具体表现为能量准则和满应力準则等。优化准则法能够运用迭代法来针对所需要的准则的解来展开更准确地求解，因此需要大量的实践经验来作为支撑。在设计中，应优先展开理论研究，以此来得到最准确的判断，确保设计结果接近最优状态，因此可以将其解读为是一种有效工程方法。相较于其他方法来看，优化准则法具有收敛快的特点，所运用到的工作原理也更加简单明了，因此实现成功率较高。其中，满应力准则是最早出现的准则之一，利用此种方式能够将工程材料的强度潜力最大化地发挥出来。除此之外，准则法还能够被应用到对弹性稳定、位移以及自振频率等问题的处理上，设计人员可根据Kuhn-Tucker条件来计算出准则方程式。不得不提的是，优化准则法在应用的过程中也存在一些弊端，由于此种方式更加适用于已经确定了土建结构和几何形式的工程设计中，因此在实践操作中会受到诸多客观条件的束缚，大大限制了优化准则法的作用发挥。设计人员要对实际情况和已有条件展开综合考量，如若存在变量关系非常复杂的情况，那么应当慎用此种方法。

结语

土建工程结构安全性设计是直接关系到建筑工程质量的主要因素，对建筑工程而言具有不可替代的作用和意义。本文主要结合土建工程结构安全性设计的内涵和问题进行分析和研究，同时提出相关的措施和办法，希望能够提高我国土建结构安全性，为我国建筑行业的发展做出贡献。