基于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化分析

李運超

（貴陽市建筑設(shè)計院有限公司 貴州省貴陽市 550000）

引言

隨著近些年土木工程領(lǐng)域的持續(xù)性發(fā)展，土木工程建筑數(shù)量的不斷增多，這一背景之下土木工程的施工安全性問題也顯得更加突出。土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要，屬于建筑在整個設(shè)計、施工周期中的關(guān)鍵性項目任務(wù)，不僅會直接決定施工成效，確定施工質(zhì)量，同時還會間接影響施工的經(jīng)濟效益，決定建筑企業(yè)的經(jīng)濟利潤。對此，為了更好的提高建筑建設(shè)價值，探討土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化具備顯著經(jīng)濟價值。

1 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本內(nèi)容

就當(dāng)前而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容非常多，需要根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)落實具體的設(shè)計方案。①需要根據(jù)建筑物本身的使用性能進行劃分，如工業(yè)建筑和民用建筑。②需要按照建筑的大小、層高等進行劃分。③需要根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)材料進行劃分，如砌體、木、鋼筋混凝土以及混合等結(jié)構(gòu)。④需要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式進行劃分，如排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)等。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，內(nèi)容主要涉及到兩點：①結(jié)構(gòu)程序。建筑物的設(shè)計涉及到建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、給排水設(shè)計、暖氣通風(fēng)設(shè)計以及電氣設(shè)計等。不同部分的設(shè)計都必須遵循四個基礎(chǔ)原則，也就是功能、美觀、經(jīng)濟以及環(huán)保。建筑結(jié)構(gòu)屬于建筑物使用功能、使用安全性的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于建筑物設(shè)計的基本性項目，其過程主要有方案的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的分析、構(gòu)件的設(shè)計以及施工圖紙的繪畫；②結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。為了更好的確保結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性，在設(shè)計中必須遵循基本的要求，一方面計算內(nèi)容。結(jié)構(gòu)構(gòu)件具備一定的承載力，在設(shè)計時必須保障構(gòu)件能夠滿足承載值，計算出疲勞強度從而保障設(shè)計安全性。另一方面結(jié)構(gòu)多種作用效應(yīng)同時發(fā)生時，明確不同結(jié)構(gòu)下的效應(yīng)，及時發(fā)現(xiàn)不安全組合現(xiàn)象。

2 基于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法

伴隨著近些年技術(shù)方面的不斷成熟和改進，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面新技術(shù)的應(yīng)用也顯得非常重要。對此，為了持續(xù)有效的提高土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效益，下面提出一種可用于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)。

2.1 建筑信息模型技術(shù)

建筑信息模型技術(shù)屬于當(dāng)代社會比較常見的一項技術(shù)，這一技術(shù)屬于從國外引進的技術(shù)，該技術(shù)的合理應(yīng)用會直接影響我國土木工程領(lǐng)域的發(fā)展效益，同時隨著建筑信息模型技術(shù)的不斷成熟與持續(xù)性發(fā)展，在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用也逐漸從以往的二維設(shè)計轉(zhuǎn)變成為了三維設(shè)計，不僅提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實效性，同時方案本身的完善性以及可用性也在隨之提升。另外，合理應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)還能夠更好的建設(shè)關(guān)于建筑的數(shù)據(jù)庫，將不同的設(shè)計方案儲存當(dāng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，從而實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)計或相關(guān)難題的攻克。建筑信息模型技術(shù)的合理應(yīng)用可以體現(xiàn)在項目的整個周期當(dāng)中，在項目的不同階段當(dāng)中技術(shù)的應(yīng)用目的并不相同，借助信息的插入、提取以及修改等措施，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化改進。

建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用特征主要體現(xiàn)在三個層面上：①信息的集成化。建筑信息模型技術(shù)信息層面上的集成主要是在于設(shè)計過程中的集成以及設(shè)計信息的集成。按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計需求，在土木工程項目當(dāng)中可以借助對信息模型的應(yīng)用實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)移，應(yīng)用相應(yīng)專業(yè)的設(shè)計信息集成在模型當(dāng)中，從而促使建筑信息的模型可以具備更多的信息集成性特征，在設(shè)計平臺中，專業(yè)人員可以在平臺上進行相應(yīng)的操作，這也是實現(xiàn)多專業(yè)設(shè)計人員共同參與、交互性設(shè)計的實現(xiàn)原因，從而實現(xiàn)集成化設(shè)計的最終效果。土木工程建筑項目中信息模型的應(yīng)用最為突出的一點便是數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，其能夠有效的記錄建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的項目，同時數(shù)據(jù)庫中所記錄的信息都是以三維的形式為主，這一種數(shù)據(jù)庫所能夠記錄的信息資源非常多，例如建筑結(jié)構(gòu)的基本空間信息、其中部分構(gòu)件的具體尺寸與大小、材料的使用信息以及建筑稱重結(jié)構(gòu)設(shè)計等，這一些信息都可以為建筑安全性分析以及后續(xù)其他建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等提供有力的數(shù)據(jù)支持，相對于以往依賴于CAD進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，不僅設(shè)計的實效性更加突出，同時信息本身可以以更加突出、直觀的方式表現(xiàn)出來；②協(xié)同設(shè)計。借助建筑信息模型技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多個領(lǐng)域共同參與設(shè)計的作用，在一個土木工程建筑設(shè)計的平臺當(dāng)中，可以為設(shè)計部門、施工部門、業(yè)主等不同人員提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料信息，不僅可以更好的優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果，同時還能夠從多個方面不斷的調(diào)整與優(yōu)化建筑設(shè)計方案，業(yè)主可以根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計進度提出個性化要求，而設(shè)計人員可以根據(jù)業(yè)主要求以及施工部門所提出的建議進行針對性，這也是提高設(shè)計實效性的有效方式。同時，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面合理應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動化結(jié)構(gòu)建設(shè)，在設(shè)備管線之間實現(xiàn)實時性的安全性監(jiān)測，進而促使設(shè)計的成果不會與實際施工、安全性要求等形成沖突，減少設(shè)計人員的修改工作量；③傳遞性設(shè)計。在土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面合理應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，能夠讓不同的數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)關(guān)聯(lián)性的結(jié)合，尤其是在設(shè)計與修改等過程中所能夠體現(xiàn)的價值較高，因為建筑本身的整體性比較強，所以在修改一個內(nèi)容之后往往會引發(fā)其他方面的變化，從而形成關(guān)聯(lián)效應(yīng)。對此，在應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)后，在修改一個信息后可以自動對后續(xù)的信息給予相應(yīng)的修改，并自動化的傳遞并形成全新的圖紙，在無法計算時會提出提示，從而讓設(shè)計人員針對性的修改。與此同時，建筑信息模型技術(shù)還能實現(xiàn)對實際施工的模擬化演示，這也是保障設(shè)計方案更好應(yīng)用于實際的有效途徑。

2.2 借助信息模型技術(shù)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法

2.2.1 數(shù)據(jù)信息化的應(yīng)用

建筑信息模型技術(shù)的合理應(yīng)用是當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的一種代表性穿心，其能夠?qū)崿F(xiàn)多種信息的統(tǒng)一性建設(shè)與處理，這一特征相對于以往以CAD為主的軟件設(shè)計方式而言具備的優(yōu)勢更加突出，其能夠更好的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當(dāng)中。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以合理使用建筑信息模型技術(shù)實現(xiàn)對工程信息的準(zhǔn)確、實時性處理，在設(shè)計中可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，借助數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對工程信息的隨時性查詢，同時信息之間的融合性、關(guān)聯(lián)性也會更加突出，結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性會更加明顯，這一種數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可以更好的減少設(shè)計時間以及設(shè)計工作量，尤其是在設(shè)計方案修改方面的作用非常突出，可以顯著減少甚至是杜絕修改工作。在設(shè)計中設(shè)計人員可以隨時查詢數(shù)據(jù)資料，這也是保障結(jié)構(gòu)設(shè)計全面性與效率的有效途徑。

2.2.2 設(shè)計內(nèi)容更加合理

以以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，圖紙的應(yīng)用價值較高，同時在圖紙設(shè)計方面其主要的工作量都是以修改為主，在修改之后出現(xiàn)各類問題的可能性也比較多，例如有可能在修改之后結(jié)構(gòu)本身存在不安全特性，也有可能在修改后方案無法施工落實，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計工作量相對較大。土木工程的建筑結(jié)構(gòu)本身的特點在于穩(wěn)定性和安全性，假設(shè)這一層面上的設(shè)計不完善，便會形成嚴(yán)重的安全性隱患，這也就要求土木工程的結(jié)構(gòu)必須保持較高的整體安全性，想要實現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要在場地、建筑結(jié)構(gòu)等多個方面進行深入性的分析，場地本身的實際情況也會間接影響建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果，所以合理應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以確保采集信息的合理性，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計中各個信息因素的合理掌握，從而提高圖紙設(shè)計準(zhǔn)確性。

2.2.3 統(tǒng)一性設(shè)計

在土木工程設(shè)計領(lǐng)域中，合理采用建筑信息模型技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)視覺傳達效果的優(yōu)化作用，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑本身的光源、外貌、材質(zhì)屬性等多個方面的表現(xiàn)與分析，可以在設(shè)計中融合多種信息數(shù)據(jù)，設(shè)計人員可以對建筑的節(jié)能效益、自然光照射以及舒適度、美觀性等進行直觀的分析，從而確保設(shè)計方案本身的合理性。建筑信息模型技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以實現(xiàn)較為突出的實際表現(xiàn)作用，其能夠?qū)υO(shè)計結(jié)構(gòu)以演示的方式表現(xiàn)出來，這一種表現(xiàn)效果相對于以往的效果圖而言具備更強的渲染力，在設(shè)計階段更好的表現(xiàn)設(shè)計成效，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。

2.2.4 模型建設(shè)的應(yīng)用

在設(shè)計過程中合理應(yīng)用模型，不僅是減少和降低修改錯誤率的有效方式，同時也是提高設(shè)計實效性的突出方法。以鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計為例，其能夠確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果，通過建模的結(jié)構(gòu)處理可以實現(xiàn)對連接、加強件等多個方面的設(shè)計問題改進，通過模型明確梁體的高度以及連接部分施工中所需要注意的問題，從而提高設(shè)計與施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，合理應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)能夠顯著提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實效性，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的質(zhì)量、效率以及全面性得到顯著的提升，同時還能夠最大程度的降低和控制在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面出錯的概率，減少設(shè)計人員的設(shè)計工作量。另外，建筑信息模型技術(shù)的合理應(yīng)用可以更好的滿足當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際要求，但是也間接對設(shè)計人員提出了比較苛刻的要求，需要設(shè)計人員具備扎實的技術(shù)應(yīng)用能力以及設(shè)計素質(zhì)，這也是今后需要高度重視人才培養(yǎng)的主要原因，從而最終實現(xiàn)企業(yè)的長遠化發(fā)展。