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基于土木工程结构设计的优化分析

发表时间：2021/4/16 来源：《基层建设》2020年第32期作者：张彦阁

[导读] 摘要：土木工程项目建设数量持续增加，随之，相关部门和广大群众越来越重视土木工程施工安全性。

        河南省城乡建筑设计院有限公司 450000
        摘要：土木工程项目建设数量持续增加，随之，相关部门和广大群众越来越重视土木工程施工安全性。土木工程结构设计非常关键，在土木工程建筑总体设计、施工项目中占据着非常重要的地位，在一定程度上影响着施工成效，同时对施工效益及建筑企业经济效益也有着间接的影响，因此，需要优化设计土木工程建筑结构，以此来全面提升土木工程建筑项目的建设价值。
        关键词：土木工程；建筑结构；结构设计；优化措施
        前言
        在现如今的建筑工程施工中，土木工程是其中的主要类型之一，土木工程施工建设好坏对建筑工程施工成效有着直接影响，同时对城市现代化进程有着深远的影响。为提升土木工程施工质量，需在施工前做好前期准备工作，重点是要做好土木工程结构设计工作。基于此，文章对土木工程结构设计的优化进行了详细研究。
        1对土木工程结构设计进行优化的意义
        将相关的优化措施运用在工程设计中，可以确保总体建筑质量，并减少企业对建筑的投资，实现经济效益最大化。最近几年，与以往的方式相比，使用的优化措施在思想上产生了巨大的变化，同时在减少设计成本上更有效。合理运用优化措施，可以对建筑材料进行更好地选择，可对不同建筑目标间的内部关系进行更好地协调，确保建筑质量与安全，确保人们的生命财产安全。近些年，在社会经济迅速发展下，建筑的增长及数量也正在逐步上升，对建筑的标准也逐渐提升。所以将优化措施运用在固定面积建筑项目中，不但能提供更科学的项目来建造土木，保障建筑特性符合人们的要求，还能提升建筑企业的经济效益，减少建设成本。
        2土木工程结构设计中优化措施应用准则
        无论是哪种工程在建设前期都要将设计工作做好，房屋结构工程亦是如此，项目设计必须由专业人员来进行，同时在设计期间还必须要坚持相应的设计原则：一，关于工程的正常施工不能因为设计及时而耽误，所以在房屋结构工程前期就要完成设计，还应确保设计方案的可行性，以满足客户的生活需求。二，在房屋结构工程设计完成后，须由专业部门审批和检查其施工方案，待审批通过后正常施工方可进行。若施工方案潜在问题，或有需要改正和调整的地方，则必须在相关部门的指挥下调整相应的施工方案，施工方案只有通过了专业部门的审批后才能建设房屋结构工程。三，在房屋结构工程施工中，要将一切可利用资源进行有效运用，节约成本、节约能源，然后再进行合理设计，保障外界环境不被污染。四，建设房屋结构工程时，还需注重天气因素，做好雷雨、风暴等天气的预防工作，进而有效避免环境因素影响到施工周期及工程质量。
        3土木工程结构设计的优化措施探究
        3.1科学筛选建筑结构体系
        随着房地产市场的发展和自然环境的变化，在中国土木工程结构设计的要求也更加严格。土木工程建筑结构有很多限制。因此，为了保证施工阶段不发生变化，必须科学合理地选择建筑结构体系。工程建设单位应选择最适合土木工程建筑结构位置的土层、地质和周边环境的设计方案，确保土木工程建筑的上部结构点和荷载的科学分布。此外，还应充分考虑周边建筑，积极开展实地调查，并进行综合分析，选择最完整的，最为全的和科学的计划方案。此外，当选择结构刚度时，结构刚度应在允许范围内，结构刚度尽可能小，从而可以有效地减少建筑物共振，从而提高建筑物的整体抗震能力。确保了土木工程建筑的安全稳定。此外，对于岩基掩埋较浅或较好的土层区域，应以桩基为基础，保证建筑物结构的承重层落到岩层上，提高地基的强度和稳定性。在这种情况下，建筑物的刚度应适当降低。
        3.2优化设计参数取值
        为了获得良好的优化结果，要优化设计参数取值。根据具体情况和住宅设计标准，应对各功能空间的二次装修荷载进行充分合理地考虑。在计算墙体荷载时，应对墙体的高度、长度和开度进行考虑，对墙体的高度取值，应从钢筋混凝土梁板的高度中扣除，对于墙体的长度取值，应从钢筋混凝土墙柱的长度中扣除，还应对洞口的面积进行扣除。等效荷载取值应作为消防车等荷载。

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根据实际使用功能，合理取值确定楼面活荷载，根据规范考虑楼面活荷载的降低。对抗震设防烈度和场地类别进行正确取用，对风荷载系数以及风荷载标准值进行合理确定，并对风荷载的类型系数进行确定要利用风洞试验确定。负荷的分项系数是根据不同的计算内容、不同的负荷组合进行选择的。当从上部结构到地基的荷载为设计值时，在进行基础设计时，设计值应转换为标准值。
        3.3在结构设计中运用BIM技术
        BIM技术的应用在结构设计中，打破了传统CAD绘图的局限性，使得建筑模型能够以三维的、综合的方式显示出来。CAD建模过去只能进行二维平面映射，不能建立三维实体模型。然而，BIM技术的使用可以建立三维实体模型，使模型向施工人员全方位呈现。在结构设计中，BIM技术的应用不仅能够进行可视化建筑结构，也可以及时发现建筑设计中潜在的问题和缺陷，并提出相应的解决方案，以便提高结构设计的质量。
        3.4加强结构设计的抗震性及安全性
        一般情况下，在结构设计过程中，最基本的要求是安全，也是衡量建筑物整体质量的重要指标。在日常使用过程中，经常会遇到很多不可抗拒的外部因素尤其是不可预知的地震，在结构设计中，充分考虑了各种因素，特别是地震荷载，是设计分析和研究重点，设计人员要采取合理的措施来提高抗震性能的建筑设计和结构层次。目前，我国已经研发探究出更有效的建筑抗震设计方案，基于此，保持均匀状态下建筑物的荷载、延性大，危险断面的结构是比较小的，采用延性建筑结构，或采用多重设防理念，即通过二次构件对主要构件进行防护，以满足建筑结构抗震性能要求。
        3.5提高结构设计的经济性
        在结构设计工作中，设计人员一般在设计理念及设计思路方面进行了发散性思维拓展，也进行了多次尝试实施相应的工作，在分析和选择众多设计方案中，经济性就是其主要考虑的因素。在经济发展中，建筑工程发展也是其关键构成部分，依据标准化的设计图纸提升经济效益，并完善图纸，进而提升建筑物的功能。现如今，设计工作也需要融合现代化IT，在结构模型设计中进行优化，进而更直观的反映出设计工作。
        3.6强化概念设计
        最近几年，涌现出一种新型的设计理念---概念设计，其最终的目的是增强建筑的牢固性及安全性。因为建筑使用周期相对较长，在使用期间会因诸多因素导致建筑自身的使用能力减弱，所以为提升建筑的使用能力，必须运用优化技术，即概念设计理念，假设在设计土建结构工程时潜在一些问题，则建筑成品也会出现问题，产生的后果也是不堪设想的，所以有必要强化概念设计，以有效运用优化技术。
        结束语：
        综上所述，随着现代建筑领域发展速度不断加快，土木工程的工程结构设计也在不断复杂化，对建筑物的结构设计提出了更高的要求，这就需要设计人员选择先进的施工技术，在施工过程中不断完善设计手段，提升自身的施工管理经验，最终全面提升工程的施工质量，为我国土木工程的良性发展打下基础。
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