基于土木工程建筑結構設計的優(yōu)化分析

摘 要：目前，我國的建筑行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，建筑需求變大，建筑工程數(shù)量也越來越多，而與之相聯(lián)系的安全性問題也得到越來越多的關注。建筑結構設計在整個建筑工程中發(fā)揮著至關重要的作用。本文主要以土木建筑結構設計為核心，分析建筑結構設計中存在的某些問題，根據(jù)問題提出相關解決方案，探討建筑結構設計優(yōu)化方案。

關鍵詞：結構設計;困境分析;結構優(yōu)化

文章編號：2095-4085（2020）09-0123-02

1 土木工程建筑結構設計優(yōu)化方式探究

1.1 土木工程建筑結構優(yōu)化設計模型分析

1.1.1 設計變量選擇

社會發(fā)展越來越快，人們對房屋使用要求不斷提高，提高房屋設計質量不僅能夠滿足人們的使用要求，還能夠大幅度增加其使用價值，包括美學價值、經濟價值以及社會價值。與此同時，加強建筑結構的優(yōu)化設計，還能夠全面降低建筑投資成本，節(jié)約施工材料，同時又能對建筑周圍的環(huán)境給予保護，為用戶打造出一個優(yōu)質的居住環(huán)境和工作環(huán)境。對建筑結構的設計進行優(yōu)化，就是在原始設計方案的基礎上改進與完善房屋結構設計以及設計變量的合理化選擇，良好的設計變量選擇使房屋建筑模型更為融洽，其房屋剩余空間資源得到充分利用，進一步滿足人們對房屋的實際使用需求，保障房屋建筑結構設計體系的合理和安全。

1.1.2 設計約束條件

建筑模型設計的目的是提高并且穩(wěn)定房屋的質量。因此，模型設計的前提必須要有設計的約束條件。結構上的約束是指將可能的操作方法限在一定的范圍內。結構約束的價值在于房屋的內部特性決定了房屋質量的好壞，有了這些約束條件，整個房屋才具有可靠的穩(wěn)定性和耐久性。

1.2 土木工程建筑結構優(yōu)化計算方案分析

結構設計優(yōu)化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優(yōu)化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變?yōu)闊o約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結果。

2 土木工程建筑結構設計困境分析

2.1 建筑施工相關技術人員素養(yǎng)需提升

高素養(yǎng)的相關技術人員能增強建筑行業(yè)的核心競爭力。

我國在建筑行業(yè)的快速發(fā)展，相關技術人員的素養(yǎng)也有待提高。高素質施工技術人員可以快速學習新知識，新技術，掌握新方法;各部門之間相關技術人員進行的有效溝通，分享交換意見，可以更好的完成建筑施工要求; 當面對突發(fā)事件，相關技術人員應當沉著冷靜分析，快速找到問題所在，并解決問題;與此同時，提高相關技術人員的效率，可以幫助節(jié)約企業(yè)成本，使企業(yè)在建筑行業(yè)能更好的生存與發(fā)展。

2.2 環(huán)境形勢日益嚴峻

隨著我國建筑行業(yè)快速的發(fā)展，各種環(huán)境問題也日益突出，污染嚴重的建筑環(huán)境不僅對企業(yè)的發(fā)展有影響，對整個城市的環(huán)境也會造成污染，與可持續(xù)發(fā)展相違背，因此，解決環(huán)境問題迫在眉睫。

在建筑施工時，會伴隨著有塵土污染和噪音污染。長期吸入飛塵，以及突發(fā)性的噪音污染，會阻礙施工人員的進度，影響當?shù)鼐用裆?，對周圍居民的身體造成一定傷害。廢棄物，水的污染，土壤污染等，更會破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)，引起水土流失，土壤污染等環(huán)境問題。因此， 土木工程的可持續(xù)發(fā)展才是當代工程師的著眼方向。

2.3 土木工程設計結構穩(wěn)定性偏低

建筑結構的穩(wěn)定性與安全問題緊密聯(lián)系，如果建筑物結構有較強穩(wěn)定性，當建筑物受到其他因素損害時，它的整體結構并不會有太大損失。相反，不僅危害施工員的安全，也會對企業(yè)造成巨大損失。建筑結構的穩(wěn)定性與多種因素有關，建筑施工人員應當全面考慮各種因素，并提出解決措施。

縱觀我國目前情況，土木結構設計的穩(wěn)定性偏低。土木工程結構設計有待提高，面臨突發(fā)問題時解決問題的能力也有待提高。土木建設結構中會出現(xiàn)損壞，倒塌等問題。如峨眉山地震、汶川地震引起的房屋倒塌和人員傷亡，因此，時刻謹記土木工程穩(wěn)定性的重要性。

2.4 節(jié)能設計關注不夠

與西方國家相比，我國在土木工程建筑行業(yè)在節(jié)能設計環(huán)保的時間上相對較短，因此，存在一定的差距。

土木建筑結構設計中過多的消耗能源，不僅會影響社會的發(fā)展，更會污染大氣環(huán)境，不符合可持續(xù)發(fā)展道路。例如：過多消耗能源會加劇臭氧層的破壞，引起溫室效應，冰川融化;隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，建筑需求越來越大，與此同時，因建筑產生的垃圾也越來越多，過多的建筑垃圾會嚴重污染環(huán)境，因此，推廣建筑節(jié)能設計迫在眉睫。

3 優(yōu)化土木工程建筑結構設計工作的具體對策

3.1 建立健全相關標準與制度體系

當前，土木工程設計某些問題，大部分是設計單位或者施工單位為了節(jié)約預算或者其他原因忽略建筑規(guī)范上的條例，不按照生產標準對建筑結構進行設計施工，從而可能影響結構穩(wěn)定性和安全性，或者出現(xiàn)民間俗稱的“豆腐渣”工程。所以，在結構設計期間必須嚴格對照規(guī)范，生產施工過程也需要執(zhí)行嚴格標準。圖紙繪制也需要嚴格要求，整體框架和細部處理都需做好，圖紙出現(xiàn)一點紕漏都會影響整體工程的進度甚至停工。每個階段出現(xiàn)差池，工程損失都是巨大的。所以要健全結構設計標準，嚴格要求參與工程的每個部門單位，制定相關制度，約束施工人員的工作行為，規(guī)范提升施工質量。

3.2 加強工程全方位過程化安全監(jiān)督

結構施工過程不僅需要保證施工質量，提高安全性穩(wěn)定性，還需要加強工程全方位過程化的安全監(jiān)督。第一方面，各部門需要嚴格遵守規(guī)范中的條例進行施工，相互協(xié)調制約，按照安全施工方法進行建設。第二方面除了遵守建筑規(guī)范施工單位也需派人員監(jiān)督，制定安全制度來約束施工人員，制定健全的獎懲處罰機制，激發(fā)人們愛崗敬業(yè)的熱忱。推動工程進度的同時也保證了工程質量安全的全面進行。

3.3 加強隊伍能力培訓

在土木工程建筑結構設計工作中，各個階段都需要專業(yè)人士進行指導，各個部門團隊人員不僅需要經驗高，還要專業(yè)知識過硬，對工程狀況了如指掌。前期的選址勘察、結構圖紙設計繪制、施工過程都至關重要。如選址決定了工程基礎的好壞，一個好的選址，周圍環(huán)境和工程地質條件良好，使建筑工程基礎安全性能提高，為后期現(xiàn)場施工奠定了好的基礎。如果在選址過程中，選址人員或團隊經驗不足，沒有專業(yè)性指導，出現(xiàn)安全性問題，影響設計范圍特別大，可能會導致工程進度滯后。因此參與工程中涉及到的人員在工作作業(yè)時需嚴謹謹慎，進行員工統(tǒng)一培訓時，先評估他們的專業(yè)能力水平是否達標，然后再著重根據(jù)薄弱點進行技能培訓，培養(yǎng)愛職敬業(yè)的精神。

3.4 注重綜合考慮設計的科學性、經濟性、提高精細化設計成效

土木工程結構設計中，工程質量安全性能是工程建設中最需要保證的，是建設的核心部分，要將建筑工程結構設計的合理視為重點。在著重考慮安全建設的同時，也要把建設資金成本最小化，兩者兼顧是需要設計單位和開發(fā)商清晰明確認識到的。保證工程全部建設資金在投資建設預算以內，開發(fā)商能承擔的經濟成本，工程質量也達到預期的效果。在大致做完面部設計，有多余資金預算的可進行精細化設計，使工程結構內部和外部完成效果更佳。

4 結 語

根據(jù)本文分析和研究，土木工程建筑結構設計包含多個方面的內容。本文僅簡單分析并闡述，實際情況也比較復雜，難度系數(shù)偏大。在實際設計過程中，設計人員應多加注意，多方面考慮，努力為我國建筑行業(yè)錦上添花。

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作者簡介：竇瑾萱（1998—），女，漢族，四川省達州市人，西南科技大學城市學院，土木專業(yè) ，本科生。