土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化分析

薛彪

合肥水泥研究設(shè)計院有限公司 安徽合肥 230051

土木工程建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定直接決定著整個土木工程的工程質(zhì)量和建筑壽命，更關(guān)系著廣大人民的生命和財產(chǎn)安全。因此，在土木工程結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計階段必須充分考慮影響工程質(zhì)量的各種因素，充分運用優(yōu)化技術(shù)消除施工設(shè)計中的各種缺陷，從而確保土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的施工順利和質(zhì)量達標(biāo)，促進我國建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展[1]。

1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計通常涵蓋了上部結(jié)構(gòu)設(shè)計以及基礎(chǔ)設(shè)計。其中，基礎(chǔ)設(shè)計依托工程地質(zhì)勘測包括、上部結(jié)構(gòu)類型、上部結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)，以及實際施工技術(shù)水平、材料供應(yīng)情況，進而對基礎(chǔ)形式以及材料強度等級的確定，通常情況下，分為淺基礎(chǔ)以及深基礎(chǔ)；基礎(chǔ)底面積的確定以及地基承載力的驗算，以及基礎(chǔ)內(nèi)力計算及配筋計算；對必要的結(jié)構(gòu)措施進行確定。上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要分為了框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計過程中，根據(jù)建筑設(shè)計對結(jié)構(gòu)體系進行確定，對結(jié)構(gòu)的材料進行確定；平面布置結(jié)構(gòu)，初步選用材料類型以及強度等級等，對構(gòu)建的截面尺寸進行初步確定；結(jié)構(gòu)荷載計算以及各種荷載作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力的綜合分析；載荷效應(yīng)組合；構(gòu)件的截面設(shè)計。在設(shè)計過程中，還涵蓋了一些必要結(jié)構(gòu)措施，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)知識規(guī)范設(shè)計。此外，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，是工程的前期準(zhǔn)備工作，如前期設(shè)計工作質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，影響后續(xù)施工順利的同時，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，對建筑企業(yè)建筑成本造成了提升的同時，威脅到了施工人員的人身安全，對整體建筑質(zhì)量水平造成了一定的影響。土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計更是關(guān)系到了國家的事業(yè)發(fā)展以及國民的生命安全，隨著我國社會經(jīng)濟建設(shè)的變革，建筑事業(yè)在我國建設(shè)發(fā)展中扮演的角色愈發(fā)重要，只有做好土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，以此保障工程符合國家建筑標(biāo)準(zhǔn)，推動了我國建筑事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的同時，切實為我國社會建設(shè)提供有力支撐[2]。

2 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

2.1 科學(xué)構(gòu)建土木工程建筑設(shè)計的模型

在具體的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，需要精準(zhǔn)科學(xué)化的對土木工程建筑結(jié)構(gòu)進行模型建構(gòu)。首先，就是需要科學(xué)選擇變量。變量就是在土木工程建筑設(shè)計中可以用來進一步優(yōu)化的參數(shù)值，通常而言在設(shè)計優(yōu)化前需要整體性分析建筑結(jié)構(gòu)的各項性能，認(rèn)真了解需要優(yōu)化的內(nèi)容點以及關(guān)鍵點，從而對整體的設(shè)計方案能有全面的掌握認(rèn)識，同時也要考慮建筑建設(shè)中其他因素的影響。從具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化環(huán)節(jié)來看，特別是相關(guān)工程涉及到的細節(jié)參數(shù)，需要作為優(yōu)化的理論依據(jù)，在選擇最佳方案時在其中做合理的取舍，參考土木工程建設(shè)的參數(shù)，明確數(shù)據(jù)目標(biāo)，最大限度降低對建筑的直接性影響，同時降低設(shè)計優(yōu)化所帶來的偏差；然后是科學(xué)化選擇優(yōu)化函數(shù)，在以實用性跟穩(wěn)定性的前提下，既要做好成本控制，同時對房屋整體結(jié)構(gòu)、尺寸、用料等進行合理選擇，保障穩(wěn)定，再結(jié)合具體施工的條件，最終合理施工。

2.2 結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計中的優(yōu)化

設(shè)計圖紙的質(zhì)量在一定程度上與土木工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有直接關(guān)系，有關(guān)人員應(yīng)充分重視設(shè)計圖紙的質(zhì)量保障，并在此基礎(chǔ)上進行綜合考慮，以此保障設(shè)計圖紙的安全性、經(jīng)濟性以及可行性。此外，鑒于施工人員自身素養(yǎng)以及理解能力存在一定差異化，因此，在設(shè)計圖紙的過程中，設(shè)計人員要對設(shè)計圖紙進行明晰化理解，對每個設(shè)計環(huán)節(jié)進行詳細說明，并在設(shè)計圖紙的過程中突出建筑結(jié)構(gòu)施工的重要性因素，規(guī)避后期施工過程中，出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量的問題或施工人員施工差異導(dǎo)致返工，切實保障了企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，全面提高了土木結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。土木工程結(jié)構(gòu)交付使用后，建筑責(zé)任主體方應(yīng)對建筑的使用要求進行嚴(yán)格把控，建筑應(yīng)按設(shè)計條件進行使用，規(guī)避出現(xiàn)超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，避免對土木工程結(jié)構(gòu)造成可靠度降低的影響。

2.3 計算機技術(shù)的有效運用

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，必須將計算機技術(shù)與土木工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進行全面融合，保證其可以利用計算機的性能，對優(yōu)化設(shè)計進行全面的提升。例如，在進行模型搭建過程當(dāng)中，可以基于BIM技術(shù)，對土木工程建筑結(jié)構(gòu)進行三維構(gòu)建，通過模型幫助相關(guān)的施工人員確定如何有效的進行配比。BIM技術(shù)可以對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行處理，生成可變動的三維模型，完成土木工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通過數(shù)據(jù)，確定材料之間的搭配，完成優(yōu)化。此外，在材料與承重應(yīng)力之間的關(guān)系，可以通過計算機的測量，優(yōu)化方案的數(shù)據(jù)，以確保土木工程整體結(jié)構(gòu)的有效模擬。同時，通過計算機生成的電子統(tǒng)計圖，可以避免在后續(xù)工程當(dāng)中出現(xiàn)遺失或損壞。相關(guān)的施工人員可以將其保存在手機當(dāng)中，在施工時依照施工圖的整體指示，找到最佳的配比點。電子施工圖可以根據(jù)工程當(dāng)中突發(fā)的意外情況進行及時更改，以保證其自有功能的準(zhǔn)確性。在設(shè)計過程當(dāng)中，相關(guān)的施工人員必須根據(jù)施工圖的可行性以及可用性進行全面觀察，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計工作進行全面推動，減少相關(guān)的設(shè)計偏差，完成有效的價值提升[3]。

3 結(jié)語

在土木工程結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中有效運用優(yōu)化技術(shù)，不僅可以提高土木工程的工程質(zhì)量，同時可以降低施工成本并提升建筑美感。在優(yōu)化技術(shù)的實際運用過程中，需要根據(jù)實際情況合理選擇優(yōu)化方法，不斷提高設(shè)計水平和優(yōu)化能力，從而促進我國建筑行業(yè)的不斷向前發(fā)展。