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摘要：随着社会经济以及现代技术的迅猛发展，土木工程项目持续增加的同时，建设规模不断扩大。建筑结构设计是土木工程建设的重要环节，由于受到主客观因素制约，土木工程建筑结构设计呈现一些问题，要根据土木工程建设情况以及特点，优化建筑结构设计全过程，让各项功能顺利发挥作用的同时也能降低能耗、延长使用寿命，促使设计的建筑结构更加稳固、美观、实用、节能、经济等，顺利实现土木工程建筑结构的设计目标。
关键词：土木工程；建筑结构；优化设计
引言：结构设计作为建设项目前期工作中非常重要的一环，其会直接关系到建设项目的质量、安全、工期和投资等重要内容。因此，相关人员应加大对新技术的应用力度，提升结构工程师的技术水平和工作素养，结合不断发展的工程设计理念，提升建筑结构的安全性、适用性、耐久性、经济性，以保证工程结构的整体应用效果和价值。
1、土木建筑结构设计中的分类
1.1框架结构设计
框架结构是由建筑中的梁和柱共同组成的组装结构，从而承担房屋中的全部荷载。对于现阶段的建筑工程来说，一些高层建筑或者工业建筑在形式上有着一定的复杂性，普通的砖墙已经不能满足荷载过程中的要求，所以采用框架作为其中的承重结构。框架结构根据工程规模以及信息上的不同，可以分为多层、单层等多种结构，在土木建筑中，根据材料的不同可以分为混凝土框架、胶合木结构框架以及钢筋混凝土框架等，在设计过程中可以采用整体装配的形式，根据荷载能力对框架施加不同的预应力。对于框架结构来说，它的主要特点就是具有一定的灵活性，可以节省工程周期，让框架中的梁和柱变得更加标准化，提高工程的质量，使建筑具有一定的整体性。但是框架结构设计也容易由于受力特点或者设计方面的问题导致对结构上的破坏，可能影响建筑空间的合理运用。
1.2剪力墙结构设计
剪力墙结构是通过钢筋混凝土的墙板代替框架结构中的梁柱，从而提高建筑内部的荷载能力，并且控制结构过程中的平衡作用力，这种方式已经被广泛的应用于土木建筑中，对于建筑结构的稳定性有着一定的作用。在剪力墙结构的设计过程中，它的主要承重力全部来自于剪力墙，除了可以承担竖直和水平方向上的荷载能力外，还可以对建筑内部空间进行一定的分隔，一般来说，剪力墙的高度在设计过程中与建筑内部的高度是相等的，相较于建筑空间来说，它的厚度很薄，最小的大概在16cm左右，这也就大幅度地提升了剪力墙在建筑结构设计中的空间范围。在具体的土木建筑中，可以根据建筑的规模，设置不同数量的剪力墙，但是需要注意的是剪力墙之间的距离有着标准的规范，从而提高它的空间利用率。
1.3砌体结构
砌体结构是指在建筑中通过砖墙来实现结构上的整体承重，构造柱以及横梁和楼板大多采用混凝土的结构形式，砌体结构也被称为是混合结构，在建筑设计过程中采用了不同的材料设计，大多应用于多层或者低层的建筑过程中。在砌体结构的设计过程中，都是通过楼板以及墙体作为建筑的主要承重结构，虽然理论上框架结构的承重能力是多于砌体结构的，但是在实际的应用中，由于抗震等级的影响，砌体结构的稳固性更强一点。
2、土木建筑结构设计中存在的问题概述
在建设项目前期工作中，结构方案设计非常重要，设计人员需要结合施工实际，制定合理的结构设计方案，以达到安全、使用、耐久、经济的要求。然而，当前部分设计单位缺乏对结构专业工作的重视，对设计人员缺乏有效的管理制度，设计人员工作的随意性较大，在结构方案选择阶段未经过认真思考、多方面比较，往往造成结构方案选择上的不合理，为后续的工作埋下质量隐患。例如，当工业建筑中楼面活荷载较大时，梁板的布置方案再按照常规普通民用建筑来考虑，经济性、合理性不佳。此时，考虑采用较厚的楼板布置在主梁上而不再布置次梁，可能在结构方案的选择上更合适。然而，有的设计人员因缺乏经验，采取常规结构方案布置试算，后又由于怠于大动作调整，在不合理的结构方案上调整出偏高配筋率的结构构件出图，导致由于钢筋过密而加大施工难度，施工质量效果差、经济性也差。
3、土木工程建筑结构设计优化措施分析
3.1结构材料合理选择及结构荷载的准确取值
按现行材料价格信息Ⅰ级钢和Ⅱ级钢价格基本相等。按照钢筋的等强代换原则，Ⅰ级钢和Ⅱ级钢在相同强度下。Ⅱ级钢比Ⅰ级钢要节省20.6%。因此应该多鼓励使用采用高强度钢筋的使用。
地下室构件钢筋强度应按经济合理的原则设计。地下室底板、顶板板钢筋建议采用Ⅱ级钢，除底板、顶板外地下室中间层板钢筋可根据荷载、板厚等因素采用Ⅱ级、Ⅲ级钢，对于板厚较薄、配筋较小者也可采用Ⅰ级钢。地下室梁纵筋建议采用Ⅲ级钢。柱、挡土墙纵筋采用Ⅲ级钢。梁柱箍筋采用Ⅲ级钢。
另外，高层建筑墙柱在规定轴压比范围内宜采用高强度混凝土，控制下部混凝土构件尺寸大小，满足建筑功能的情况下，还要方便业主使用。而地下室混凝土强度不宜太高，混凝土强度太高，不仅成本增加，而且由于水化热提高、不利于地下室裂缝控制。混凝土强度宜 C30，不得高于C40。当地下室与塔楼合并设置、且塔楼混凝土强度高于C40时，塔楼与纯地下室部分混凝土强度应分别取值。地下室维护结构混凝土应满足抗渗要求。
3.2建立科学的抗侧力体系
保证足够的结构刚度，满足高层建筑结构位移的要求，减小结构的 P-Δ效应。由于单位建筑面积内，用于承担竖向荷载的结构材料用量与房屋的层数成线性比例关系。其中，楼盖在其平面能的刚度一般都接近于无限大，影响其配筋的主要因素是楼板所承受的竖向荷载，所以在楼面荷载确定的情况下，楼盖结构的配筋是一定的，几乎与结构的层数没有关系。墙、柱等竖向承重构件的材料用量，则随着房屋的层数成线性比例增加；但是用于抵抗侧力的结构材料用量，则按房屋的层数成二次方的曲线关系增长。
3.3科学选择施工技术
当持力层土较好时可采用沉降控制复合桩基，采用纯工程桩费用相对较高。地基条件较差时，且当采用天然地基不能满足承载能力和变形的情况下，可考虑采用桩基础。桩基础设计参数优先采用静载试验结果，桩尽量靠近竖向构件布置。剪力墙下条形桩基不宜单排布桩。伸缩缝或抗震缝处柱或剪力墙可共用同一承台。
当地基条件基本满足承载力要求但不满足变形要求的情况下，可考虑当地常用的地基处理形式对地基进行处理，再按天然地基的原则选择基础形式。
框架结构的配套公建、别墅，如无地下室且地基较好，当柱底轴力不大时可选用柱下独立基础。天然基础的埋深还需要考虑邻近周边已建建筑基础或未来建筑的影响，一般应遵循先深后浅的原则。筏板基础内不设暗梁或明梁。
3.4 合理运用结构转换
结构转换对结构成本影响较大，应尽量避免采用转换结构体系，如果因为建筑方案原因必须采用时，应避免采用厚板转换的转换结构形式。
结束语：
综上所述，土木工程建筑结构设计是对建筑物整体性能、各项功能、外观等具体呈现，专业程度、质量要求都非常高，要在土木工程实践中探索建筑结构设计的新思路、新技术、新路径，在解决各类问题的基础上多角度优化建筑结构设计，保证设计质量的同时满足施工要求，促使土木工程建筑结构设计以及施工效益最大化。
参考文献：
[1]张丽荣.土木工程建筑结构设计优化探析[J].建筑工程技术与设计，2020.
[2]周军.基于土木工程建筑结构设计的优化措施[J].建筑工程技术与设计，2020.
[3]陈妍.土木工程建筑结构设计优化分析[J].建筑与装饰，2020.