广西壮族自治区建筑科学研究设计院 广西壮族自治区 530000
摘要：在土建结构工程设计中优化技术有着重要的应用价值，它不仅可以为土建施工节约大量的人力物力，还能提高土建工程的施工质量，保证了土建工程的安全性。所以要想提高土建工程的综合性能，增加土建施工企业的收益，必须要从工程设计入手，加强优化技术的有效应用，确保工程设计的合理性、科学性、可行性。鉴于此，本文就优化技术在土建结构工程设计中的有效应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：优化技术；土建结构工程；工程设计；有效应用
使用结构设计优化的技术方法可以使得建筑产品的品质得到满足不断提高的目的，使得人们对于居住条件以及生活环境的要求得到满足。并且，这样就使得建筑商可以寻求新的手段可以不断满足顾客的需求，这样就可以实现不断降低建筑工程造价成本的目标。
1、优化技术在土建结构工程设计中的应用价值及意义
在任何国家任何一个土建企业，都想利用有效的付出换取做大的利益，尽量减小土建的施工成本。优化技术在土建工程设计中的有效应用既能保证建筑的整体质量，还能减少企业的资金投入，使自身的经济利益最大化。优化技术经过多年的发展较比以往的技术理念已经有了较大的改观，对工程成本投入有着更好的降低效果。优化技术的合理应用可以更好的选择建筑材料，协调建筑各个施工环节的内在关系，保证建筑拥有更高的质量和安全，确保人们的生命财产得到较高的保障。另外优化技术在工程设计中的有效应用可以使设计方案的选择拥有更好的科学性，所以说优化技术的有效应用是一件非常重要的工作，对土建结构工程设计拥有重大的帮助作用。随着我国土建事业的发展，建筑的高度与层数也在逐渐的增加，这对建筑的各项指标有着严格的要求。在固定的建筑面积范围内，优化技术在土建工程设计中的合理运用可以更好为土建施工提供更科学的方案，保证建筑的各方面性能满足人们的生活需求，提高建筑的有效价值。
2、优化技术在土建结构设计中的步骤
2.1、结构优化模型
房屋结构整体优化设计方法分以按3个步骤进行。首先，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数（结构造价C1和损失期望C2）和约束控制参数（结构的可靠度PS）；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量；其次，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。
2.2、设定优化设计计算方案
房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。
2.3、进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
3、土建结构工程设计的主要优化方法
3.1、优化准则法
优化准则法以土建工程本身结构为切入点，有效研究满足优化设计要求需要的准则。为了寻求准确地解释这些准则方法，迭代法是人们通常采用来实现这个目标的方法。因此在运用优化准则法时，必须要把足够的实践经验和理论作为运用的依据，通过深入细致的分析和研究得到最终的结论，并在此基础上完成优化设计。优化准则法的工作原理简单、通俗易懂，所以能够得以更广泛的应用。然而，不可忽视的是，它本身存在着一定的不足，只有在土建结构布局已经形成之后才能有效运用，这样它的使用范围就受到了严重限制，相应的它的使用能力也就受到严重的制约。
3.2、数学规划法
结构物对力学设计提出了严格的要求，如果不能对结构的力学进行科学、合理的设计，那么人们对建筑自身的承重能力与承重质量的基本要求就难以得到基本的满足，这对建筑质量有着难以评估的不利影响。数学规划法是以建筑结构力学研究为切入点，进而有效优化和规划土建结构设计的一种新颖手段。数学规划法的合理使用，可以使设计中的工程变量达到最优数字，进而更加合理、科学地进行设计。通常情况下，在处理非线性问题上，数学规划法的运用更加得心应手。然而，在长时间的实践基础上，人们也总结和归纳出了很多不同的运算方法，但是这些运算方法都对基础理论知识提出了严格的要求，而且其的通用性在一定程度上受到了各种限制。
4、土建结构设计中的常见问题及优化技术
4.1、基础连系梁设计的常见问题及优化技术
对于桩基础而言，需要在单桩承台彼此呈90°角的方向安装系梁；且设计安装过程中需要首先考虑短向问题。对于单一扩展型基础而言，实际施工阶段，需要提供对单一基础及其连系梁间的缝隙进行处理，选择混凝土填充，确保和基础顶面完成对齐，接着便可以开始基础连系梁浇筑工程。经过上述处理，能够让连系梁计算跨度合理减小，更加符合设计要求。如果是通过基础连系梁完善柱底弯矩，那么需要按照框架梁状态，对其配筋与截面尺寸实施合理的设计。在这种情况下，需要对所有梁正弯矩钢筋进行拉通处理，且位置选择1/2跨处，对于基础连系梁而言，框架柱部分的纵筋需要采用箍筋的方式进行加密、锚固，确保和上层框架梁之间完美一致。
4.2、框架结构柱设计的常见问题及优化技术
在考虑抗震性能问题时，需要按照抗震设计要求开展加密工程。除此之外，需要将低于柱高区范围这一要求作为前提条件，采用加密方法，使楼梯和角柱间梯柱、框架柱得到有效保护。一般来讲，框架结构柱截面部分应当满足以下标准：如果土建结构需要达到1、2、3级抗震标准，那么截面边长需要超过400mm；如果土建结构需要达到4级抗震标准，那么边长需要超过300mm；如果并未考虑抗震问题，那么边长需要超过250mm。实际施工过程应当严格遵循以上标准进行处理，防止结构出现问题，引发严重的安全隐患。
结束语
随着我国建设力度不断的增强，建筑行业在我国经济体制中的地位也在不断的提高，这使土建结构工程设计变的越来越重要。在工程设计时，设计人员要加强优化技术的有效应用，保证建筑质量，努力满足人们的生活需求，增强建筑企业的收益，为人们的优质生活提供有效保障。
参考文献
[1]薛德来.土建结构工程安全性探索[J].化工管理，2018（10）：174.
[2]陈舒科.土建结构设计中如何把握结构安全的要点[J].低碳世界，2018（02）：188-189.
[3]王帆，吴瑶.土建结构设计中如何把握结构安全的要点[J].居舍，2017（29）：50.
[4]杨晓钰.土建结构设计的原则以及问题研究[J].居业，2017（09）：60-61.
[5]刘利剑.基于土建结构工程设计规范安全设置水准的探讨[J].民营科技，2012（03）：307.
论文作者:黄玉欢
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/27
标签：土建论文; 结构论文; 工程设计论文; 技术论文; 建筑论文; 工程论文; 优化设计论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;