土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)研究

鄭賀峰 趙義晉 張?chǎng)?/p>

【摘要】相較于傳統(tǒng)類(lèi)型的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)能夠有效降低建筑工程項(xiàng)目的整體造價(jià)，從而將工程材料的性能最大限度發(fā)揮出來(lái)，協(xié)調(diào)好各個(gè)環(huán)節(jié)與工程單元之間的關(guān)系，同時(shí)全面提高土建工程的安全等級(jí)。除此之外，優(yōu)化技術(shù)還有利于為制定工程管理決策提供合理建議，從而確保“經(jīng)濟(jì)、適用、安全”目標(biāo)的順利達(dá)成。本文主要針對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行研究，以期為相關(guān)從業(yè)人士提供參考。

【關(guān)鍵詞】土建工程;結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì);優(yōu)化技術(shù)

一、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

（一）以人為本原則

任何土建工程施工都是以為人類(lèi)提供便利為根本目的，良好的土建工程施工可以充分滿(mǎn)足廣大人民群眾的物質(zhì)和精神要求。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)土建結(jié)構(gòu)的要求有了明顯提高，要求土建工程朝著生態(tài)化的方向發(fā)展，可以讓人們與自然環(huán)境有更多的接觸，土建工程設(shè)計(jì)中要更多地應(yīng)用生態(tài)環(huán)保理念，這也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基本需求。工程建筑環(huán)境要與周?chē)淖匀画h(huán)境充分結(jié)合起來(lái)，營(yíng)造出一種人與自然高度和諧的居住氛圍，讓人們能夠與自然和平相處、共同發(fā)展，充分彰顯出人與自然的和諧。

（二）選擇方案

在選擇施工方案時(shí)應(yīng)該尤其重視方案的科學(xué)性、合理性?xún)蓚€(gè)方面，土建工程施工過(guò)程都是按照施工方案中的要求開(kāi)展的，施工方案的質(zhì)量水平直接關(guān)系到土建工程的整體質(zhì)量水平。同時(shí)也會(huì)對(duì)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)比較大的影響，所以一定要始終堅(jiān)持以謹(jǐn)慎的態(tài)度來(lái)選擇施工方案。方案的科學(xué)性和合理性要充分考慮到各個(gè)因素的影響，比如施工場(chǎng)地的地質(zhì)地形情況以及當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r等，總之需要將所有可能影響土建工程施工質(zhì)量的各種因素都納入施工方案之中。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要加強(qiáng)對(duì)地基的重視，充分考慮到地基變形問(wèn)題。

二、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中需要注意的問(wèn)題

（一）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題

土建工程對(duì)施工技術(shù)水平的要求非常高，在施工開(kāi)始之前必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文情況進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)，確定勘測(cè)隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)性。因?yàn)榭睖y(cè)人員的綜合素質(zhì)關(guān)系到勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而勘測(cè)結(jié)果又直接關(guān)系到土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，因此，最根本的要求還是在于對(duì)勘測(cè)隊(duì)伍的管理。建設(shè)單位要從各個(gè)環(huán)節(jié)人手來(lái)促進(jìn)勘察工作的順利開(kāi)展，針對(duì)勘察結(jié)果體現(xiàn)的問(wèn)題，施工單位應(yīng)該到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，這樣才能設(shè)計(jì)出最終的土建結(jié)構(gòu)。需要設(shè)計(jì)人員注意的是，分析中的不同側(cè)重點(diǎn)會(huì)帶來(lái)不同的結(jié)果，對(duì)土建工程整體的施工也會(huì)造成不同的影響。

（二）工程設(shè)計(jì)整體牢固性不足，施工質(zhì)量差

對(duì)于建筑工程而言，考驗(yàn)其質(zhì)量性的基本方法就是根據(jù)建筑自身抵抗自然災(zāi)害的能力進(jìn)行考量，在我國(guó)很多土建項(xiàng)目中，很多工程設(shè)計(jì)缺乏對(duì)整體牢固性的考慮，造成很多建筑工程不能很好的抵抗地震、狂風(fēng)暴雨等自然災(zāi)害，嚴(yán)重威脅居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。與此同時(shí)，相對(duì)一些地震頻繁的國(guó)家，我國(guó)土建結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)的過(guò)程中缺乏抗震理念的設(shè)計(jì)，造成我國(guó)很多施工過(guò)程偷工減料，嚴(yán)重影響后期的建筑質(zhì)量。

三、土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

（一）數(shù)學(xué)規(guī)劃法

數(shù)學(xué)規(guī)劃法是指基于結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理，針對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的一種規(guī)劃方式，同時(shí)采用優(yōu)選法等來(lái)尋找出最優(yōu)解。通常情況下，數(shù)學(xué)規(guī)劃法常用于對(duì)非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題的處理，并且隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷增多，也衍生出了適用性更強(qiáng)的算法，不僅具有更好的通用性，而且所參考的理論基礎(chǔ)也更為全面，通過(guò)合理化運(yùn)用能夠有效提高最優(yōu)解的準(zhǔn)確性。

（二）優(yōu)化準(zhǔn)則法

優(yōu)化準(zhǔn)則法是指以土建工程為實(shí)際出發(fā)點(diǎn)，在開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則展開(kāi)研究的一種方法，具體表現(xiàn)為能量準(zhǔn)則和滿(mǎn)應(yīng)力準(zhǔn)則等。優(yōu)化準(zhǔn)則法能夠運(yùn)用迭代法來(lái)針對(duì)所需要的準(zhǔn)則的解來(lái)展開(kāi)更準(zhǔn)確地求解，因此需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)作為支撐。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先展開(kāi)理論研究，以此來(lái)得到最準(zhǔn)確的判斷，確保設(shè)計(jì)結(jié)果接近最優(yōu)狀態(tài)，因此可以將其解讀為是一種有效工程方法。相較于其他方法來(lái)看，優(yōu)化準(zhǔn)則法具有收斂快的特點(diǎn)，所運(yùn)用到的工作原理也更加簡(jiǎn)單明了，因此實(shí)現(xiàn)成功率較高。其中，滿(mǎn)應(yīng)力準(zhǔn)則是最早出現(xiàn)的準(zhǔn)則之一，利用此種方式能夠?qū)⒐こ滩牧系膹?qiáng)度潛力最大化地發(fā)揮出來(lái)。除此之外，準(zhǔn)則法還能夠被應(yīng)用到對(duì)彈性穩(wěn)定、位移以及自振頻率等問(wèn)題的處理上，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)Kuhn-Tucker條件來(lái)計(jì)算出準(zhǔn)則方程式。不得不提的是，優(yōu)化準(zhǔn)則法在應(yīng)用的過(guò)程中也存在一些弊端，由于此種方式更加適用于已經(jīng)確定了土建結(jié)構(gòu)和幾何形式的工程設(shè)計(jì)中，因此在實(shí)踐操作中會(huì)受到諸多客觀條件的束縛，大大限制了優(yōu)化準(zhǔn)則法的作用發(fā)揮。設(shè)計(jì)人員要對(duì)實(shí)際情況和已有條件展開(kāi)綜合考量，如若存在變量關(guān)系非常復(fù)雜的情況，那么應(yīng)當(dāng)慎用此種方法。

結(jié)語(yǔ)

土建工程結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)是直接關(guān)系到建筑工程質(zhì)量的主要因素，對(duì)建筑工程而言具有不可替代的作用和意義。本文主要結(jié)合土建工程結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，同時(shí)提出相關(guān)的措施和辦法，希望能夠提高我國(guó)土建結(jié)構(gòu)安全性，為我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。