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【摘 要】 本文首先介绍了土建结构设计的原则和土建结构存在的问题，然后分析了土建结构设计优化方法，最后探讨了优化技术在土建结构设计中的应用。
【关键词】 优化技术；土建结构设计；设计原则；存在问题；应用
1 土建结构设计的原则
1.1计算简图选择要合乎整体施工要求
对于计算简图的选择，关系着施工整体工程的运行，而在这个过程中，施工计算简图是否符合施工整体要求，就成为整体施工环节运行的关键。因此，在施工计算简图的选择中，需要对计算简图和整体的工程有一个更全面的分析和计算，充分比对计算简图对工程需要的适用性。以减少施工中出现一些不必要的问题。在进行土建工程结构的设计过程中，需要注意，计算简图的选择和使用要从工程构建结构角度入手，只有这样才能够给与施工设计以最合理的保障。
1.2建设方案的选择要适合土建施工
在基础工程建设中，建设方案的选择直接关系着建筑工程的整体设计和施工，因此，在具体的施工工程建设工作中，选择合理的建设方案显得非常重要。基础方案的选择，最重要的一个方面，就是要充分研究施工工程的具体地质条件，同时，结合具体的施工现场地质条件和工程的结构类型，载荷能力情况研究，这些因素进行具体的分析，能够更明确地分析出整体的施工建设对于各项元素的要求。在进行具体的设计时，能够更好地发挥地基的潜力，同时还可以在需要时进行具体的地基变形验算。土建施工基础设计方案对于地质勘察报告有比较详细的要求，这一点也是在进行具体的施工设计时需要充分遵循的原则。
1.3选择合理的结构方案
结构方案的选择和设计也关系到整体的施工，因此，在进行结构设计时，要注重选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同时，在结构体系的设计中，还要注意，结构单元相同的情况下，结构体系也应该保持一致，地震区应力求做到平面和竖向的规则。从整体上来讲，在进行结构设计时，需要综合考虑多方面的因素，这些因素包括：工程施工的环境特点，具体的地质条件，工程的材料需求和供应情况，以及工程的设计要求等等内容。结构方案的选择综合多方面因素设计和管理，只有这样才能形成一个全面合理的结构方案。
1.4正确分析计算结果
结构设计的计算结果，关系到整体设计方案的执行，因此，在进行工程计算方案的设计时，对于计算结果一定要保障其精确性。目前，工程设计中大部分的计算结果都是由计算机来完成的，不可否认，电子计算机技术在进行数据统计计算方面有着不可比拟的优势，但是，工程设计中，对于计算结果的研究和分析不能過度依赖计算机技术，作为土建工程的设计和施工人员，要对数据计算结果有自己的认识。现代计算技术虽然比较发达和成熟，但是很多数据的输入和计算还是需要由人工来完成的，这就不免会产生一些差错。俗话说差之毫厘，谬以千里，这句话用在土建工程方案的设计中是非常适合的，因为一个错误的计算结果就有可能贵具体的施工带来非常严重的影响，不仅会影响到施工进度，还有可能带来很多不必要的损失。因此，作为结构设计工程师，对于电算记过要进行专业的分析，确保计算结果的准确性，以更好的完成施工活动。
2 土建结构存在的问题
2.1材料设计
在土建结构的材料规划方面，设计人员往往会忽略规范条例中的某个要求，造成材料使用不规范现象发生。例如在对混凝土的设计方面，其截面在未到达某一标准时，混凝土的强度需要乘上相应系数。否则在较小的截面设计中，混凝土构件会产生较大的强度损失。另外，在土建相关规定中，明确指出当土建设计使用钢筋混凝土的时候，其强度应该在C15以上。设计人员在此方面存在问题在于对这一条款的理解方面，即当混凝土是作为垫层的时候，能否使用C10标准。这个问题在很长一段时间都是一个具有争议性的话题，一些设计人员将垫层混凝土设计为C10的时候，会遭到工程监理人员的质疑，而改为C15又会造成资金上的浪费。
2.2间距设计
土建结构的重点就在于对构造的设计。在设计中，伸缩缝之间的间距设计成为了设计过程中争议极大的话题。在规范标准中，要求在屋面没有设计隔热层是间距保证在半米之内。但就我国现有建筑来看，仍旧存在许多建筑设置了伸缩缝还是出现温度裂缝的状况。这一问题出现的主要原因在于现如今土建结构建造工艺的改善，以及昼夜温差引起的材料变化。
2.3保护层厚度设计
在厚度设计方面，目前使用的设计规范在土建结构耐久程度上有了更高的要求。但是由于厚度的增加，土建基础会与水产生接触。混凝土长期在水的浸泡下，其强度会很快下降，影响到土建工程的安全性。在实际设计中，设计人员也会故意将这一问题忽略。虽然保护层的厚度增加了，但建筑基础的耐久力下降，对土建结构的影响更大。
2.4荷载取值方面
在对屋面的可变荷载取值方面，设计人员应该在进行充分调研之后再展开取值，保障取值范围的准确性。但在现实设计中，设计人员有时会将不同屋面结构的建筑一统取值来设定，严重影响了结构的稳定性。例如屋架与拱面结构的建筑在内力感应方面十分敏感，因此在取值上要比一般结构的屋面更加谨慎，并且考虑到积雪等情况对其荷载的影响。
3 土建结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的"经济适用房"。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在工程建设的实际操作中，要做到具体问题具体出发，根据房屋本身的特点和该工程自身的状况，从整体的最大利益出发，制定最优的结构设计方案。对房屋结构的设计工作，不仅要满足最优的设计目标，而且要使整个房屋平面的布局十分规则，减少刚度和质量中心之间的差别，这样做的目的是减少水平荷载对房屋的控制和改变。同时，为了不出现房屋的应力集合在一起的情况，在房屋机构设计工作中，应该尽量避免在房屋纵向空间使用转换层。 3.1结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：首先是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。其次是目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，是约束条件的确定。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
3.2结构优化计算方案
在结构设计优化设计中，有很多的变化因素和限制因素，因此，它的计算方法也是比较特殊。在计算的时候，我们常常把它的限制因素转化成无限制因素。最普遍被应用的方法就是乘子法、符合型法、Powell等。这些优化设计十分方便而且运算过程科学精准，只需要在电脑里对这些运算方法进行编程，便可以得到科学的最优结论。
4 优化技术在土建结构设计中的应用
4.1概念设计优化技术和建筑结构设计
在现代建筑设计中，概念设计是设计思想展示的关键因素，作为设计人员，最重要的事情就是在一个特定的空间内，利用整体的概念来进行总体设计方案的确定，将建筑中，构件和结构、结构和结构之间的关系进行处理，要想将概念设计较好的完成，设计人员必须建立在丰富的建筑经验基础上，随着经验的增长，设计作品也会变得越来越新颖、完美。在相同的设计方案中，建筑中的结构组成设计也存在很多种变化，即使是内部结构设计已经确定的建筑，它的各种分析方法也存在许多的不同。而上述这些问题，并不能通过计算机来完成，需要相关工作人员自己对其进行判断和处理。这些判断和处理都需要在遵循一般规律的前提下，根据已有的工程经验，得到最终的结果，这一过程也就是前面所说的概念设计。
4.2概念设计处理的实际建筑設计问题
勘察设计是工程的灵魂，质量的龙头。只有具备优秀的设计，才能创建优质的工程。一个优秀的结构工程师会在每一项工程设计的开始，即在建筑设计的方案阶段，根据经验和专业设计理论，在脑海中进行一个“优化”过程，运用概念设计方法，可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时帮助建筑师开拓或实现建筑物业所想要的空间形式及其使用、构造与形象功能，并以此为目标，与建筑师一起确定建筑的总体结构体系，并能明确总体结构体系分体结构体系的最优受力方案所得方案往往概念清晰、定性正确，避免了后期设计阶段一些不必要的烦琐运算，具有较好的经济可靠性能。
5 结语
我们对房屋建筑结构进行设计的根本目的就是要保证其具备足够的安全性、功能性和耐久性，同时最大限度的降低其施工的成本，并延长其使用寿命，而建筑结构的优化设计就是一个有效的措施。因此设计人员在实际设计的过程中，应通力协作，大力的推广和应用优化技术，从而为房屋建筑结构选择最为经济合理的设计方案。
参考文献：
[1]刘庆贵.试论房屋建筑结构设计中应用优化技术[J].现代商贸工业，2013.
[2]张利民.房屋建筑工程中结构设计优化技术分析[J].科技创新导报，2012.
[3]潘亮.房屋结构设计中机构设计优化技术的应用[J].科技风，2011.
【关键词】 优化技术；土建结构设计；设计原则；存在问题；应用
1 土建结构设计的原则
1.1计算简图选择要合乎整体施工要求
对于计算简图的选择，关系着施工整体工程的运行，而在这个过程中，施工计算简图是否符合施工整体要求，就成为整体施工环节运行的关键。因此，在施工计算简图的选择中，需要对计算简图和整体的工程有一个更全面的分析和计算，充分比对计算简图对工程需要的适用性。以减少施工中出现一些不必要的问题。在进行土建工程结构的设计过程中，需要注意，计算简图的选择和使用要从工程构建结构角度入手，只有这样才能够给与施工设计以最合理的保障。
1.2建设方案的选择要适合土建施工
在基础工程建设中，建设方案的选择直接关系着建筑工程的整体设计和施工，因此，在具体的施工工程建设工作中，选择合理的建设方案显得非常重要。基础方案的选择，最重要的一个方面，就是要充分研究施工工程的具体地质条件，同时，结合具体的施工现场地质条件和工程的结构类型，载荷能力情况研究，这些因素进行具体的分析，能够更明确地分析出整体的施工建设对于各项元素的要求。在进行具体的设计时，能够更好地发挥地基的潜力，同时还可以在需要时进行具体的地基变形验算。土建施工基础设计方案对于地质勘察报告有比较详细的要求，这一点也是在进行具体的施工设计时需要充分遵循的原则。
1.3选择合理的结构方案
结构方案的选择和设计也关系到整体的施工，因此，在进行结构设计时，要注重选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同时，在结构体系的设计中，还要注意，结构单元相同的情况下，结构体系也应该保持一致，地震区应力求做到平面和竖向的规则。从整体上来讲，在进行结构设计时，需要综合考虑多方面的因素，这些因素包括：工程施工的环境特点，具体的地质条件，工程的材料需求和供应情况，以及工程的设计要求等等内容。结构方案的选择综合多方面因素设计和管理，只有这样才能形成一个全面合理的结构方案。
1.4正确分析计算结果
结构设计的计算结果，关系到整体设计方案的执行，因此，在进行工程计算方案的设计时，对于计算结果一定要保障其精确性。目前，工程设计中大部分的计算结果都是由计算机来完成的，不可否认，电子计算机技术在进行数据统计计算方面有着不可比拟的优势，但是，工程设计中，对于计算结果的研究和分析不能過度依赖计算机技术，作为土建工程的设计和施工人员，要对数据计算结果有自己的认识。现代计算技术虽然比较发达和成熟，但是很多数据的输入和计算还是需要由人工来完成的，这就不免会产生一些差错。俗话说差之毫厘，谬以千里，这句话用在土建工程方案的设计中是非常适合的，因为一个错误的计算结果就有可能贵具体的施工带来非常严重的影响，不仅会影响到施工进度，还有可能带来很多不必要的损失。因此，作为结构设计工程师，对于电算记过要进行专业的分析，确保计算结果的准确性，以更好的完成施工活动。
2 土建结构存在的问题
2.1材料设计
在土建结构的材料规划方面，设计人员往往会忽略规范条例中的某个要求，造成材料使用不规范现象发生。例如在对混凝土的设计方面，其截面在未到达某一标准时，混凝土的强度需要乘上相应系数。否则在较小的截面设计中，混凝土构件会产生较大的强度损失。另外，在土建相关规定中，明确指出当土建设计使用钢筋混凝土的时候，其强度应该在C15以上。设计人员在此方面存在问题在于对这一条款的理解方面，即当混凝土是作为垫层的时候，能否使用C10标准。这个问题在很长一段时间都是一个具有争议性的话题，一些设计人员将垫层混凝土设计为C10的时候，会遭到工程监理人员的质疑，而改为C15又会造成资金上的浪费。
2.2间距设计
土建结构的重点就在于对构造的设计。在设计中，伸缩缝之间的间距设计成为了设计过程中争议极大的话题。在规范标准中，要求在屋面没有设计隔热层是间距保证在半米之内。但就我国现有建筑来看，仍旧存在许多建筑设置了伸缩缝还是出现温度裂缝的状况。这一问题出现的主要原因在于现如今土建结构建造工艺的改善，以及昼夜温差引起的材料变化。
2.3保护层厚度设计
在厚度设计方面，目前使用的设计规范在土建结构耐久程度上有了更高的要求。但是由于厚度的增加，土建基础会与水产生接触。混凝土长期在水的浸泡下，其强度会很快下降，影响到土建工程的安全性。在实际设计中，设计人员也会故意将这一问题忽略。虽然保护层的厚度增加了，但建筑基础的耐久力下降，对土建结构的影响更大。
2.4荷载取值方面
在对屋面的可变荷载取值方面，设计人员应该在进行充分调研之后再展开取值，保障取值范围的准确性。但在现实设计中，设计人员有时会将不同屋面结构的建筑一统取值来设定，严重影响了结构的稳定性。例如屋架与拱面结构的建筑在内力感应方面十分敏感，因此在取值上要比一般结构的屋面更加谨慎，并且考虑到积雪等情况对其荷载的影响。
3 土建结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的"经济适用房"。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在工程建设的实际操作中，要做到具体问题具体出发，根据房屋本身的特点和该工程自身的状况，从整体的最大利益出发，制定最优的结构设计方案。对房屋结构的设计工作，不仅要满足最优的设计目标，而且要使整个房屋平面的布局十分规则，减少刚度和质量中心之间的差别，这样做的目的是减少水平荷载对房屋的控制和改变。同时，为了不出现房屋的应力集合在一起的情况，在房屋机构设计工作中，应该尽量避免在房屋纵向空间使用转换层。 3.1结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：首先是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。其次是目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，是约束条件的确定。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
3.2结构优化计算方案
在结构设计优化设计中，有很多的变化因素和限制因素，因此，它的计算方法也是比较特殊。在计算的时候，我们常常把它的限制因素转化成无限制因素。最普遍被应用的方法就是乘子法、符合型法、Powell等。这些优化设计十分方便而且运算过程科学精准，只需要在电脑里对这些运算方法进行编程，便可以得到科学的最优结论。
4 优化技术在土建结构设计中的应用
4.1概念设计优化技术和建筑结构设计
在现代建筑设计中，概念设计是设计思想展示的关键因素，作为设计人员，最重要的事情就是在一个特定的空间内，利用整体的概念来进行总体设计方案的确定，将建筑中，构件和结构、结构和结构之间的关系进行处理，要想将概念设计较好的完成，设计人员必须建立在丰富的建筑经验基础上，随着经验的增长，设计作品也会变得越来越新颖、完美。在相同的设计方案中，建筑中的结构组成设计也存在很多种变化，即使是内部结构设计已经确定的建筑，它的各种分析方法也存在许多的不同。而上述这些问题，并不能通过计算机来完成，需要相关工作人员自己对其进行判断和处理。这些判断和处理都需要在遵循一般规律的前提下，根据已有的工程经验，得到最终的结果，这一过程也就是前面所说的概念设计。
4.2概念设计处理的实际建筑設计问题
勘察设计是工程的灵魂，质量的龙头。只有具备优秀的设计，才能创建优质的工程。一个优秀的结构工程师会在每一项工程设计的开始，即在建筑设计的方案阶段，根据经验和专业设计理论，在脑海中进行一个“优化”过程，运用概念设计方法，可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时帮助建筑师开拓或实现建筑物业所想要的空间形式及其使用、构造与形象功能，并以此为目标，与建筑师一起确定建筑的总体结构体系，并能明确总体结构体系分体结构体系的最优受力方案所得方案往往概念清晰、定性正确，避免了后期设计阶段一些不必要的烦琐运算，具有较好的经济可靠性能。
5 结语
我们对房屋建筑结构进行设计的根本目的就是要保证其具备足够的安全性、功能性和耐久性，同时最大限度的降低其施工的成本，并延长其使用寿命，而建筑结构的优化设计就是一个有效的措施。因此设计人员在实际设计的过程中，应通力协作，大力的推广和应用优化技术，从而为房屋建筑结构选择最为经济合理的设计方案。
参考文献：
[1]刘庆贵.试论房屋建筑结构设计中应用优化技术[J].现代商贸工业，2013.
[2]张利民.房屋建筑工程中结构设计优化技术分析[J].科技创新导报，2012.
[3]潘亮.房屋结构设计中机构设计优化技术的应用[J].科技风，2011.