优化技术在土建结构工程设计中的应用分析

优化技术在土建结构工程设计中的应用分析

周露蒙

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙 410014

【摘要】随着建设行业的快速发展，土建结构工程设计面临着越来越多的挑战。优化技术的应用成为提高设计质量、降低成本、提升竞争力的关键。本文介绍了优化技术在土建结构工程设计中的重要作用；详细分析了优化技术在设计过程中的具体应用，包括结构选型、受力分析、材料选择等方面；最后探讨了优化技术在土建结构工程设计中的应用效果和存在的现象，并提出了相应的应用策略。

【关键词】优化技术；土建结构；工程设计；应用

1.引言

土建结构工程设计是建筑工程的重要组成部分，其设计质量直接影响到建、构筑的安全性、经济性和使用性能。随着建设行业的快速发展，传统的设计方法已经无法满足现代化工程的需求。优化技术的应用成为提高设计质量、降低成本、提升竞争力的关键。通过数学化模型、信息化算法、合理化材料等优化技术，对设计方案进行详细的定量分析和优化，寻找最优的设计方案。本文将对优化技术在土建结构工程设计中的应用进行深入分析。

2.优化技术在土建结构工程设计中的重要作用

2.1提高设计质量

在项目全阶段设计过程中，受到边界条件变化、实际情况出入等各类内、外界因素的影响，设计成果在施工实施过程中面临着实时调整及变更的问题。在这种情况下，通过数字化模型的优化技术手段，对结构的可靠性、合理性进行科学地计算分析，实现工程土建设计的高效、合理调整，减少不合理的设计方案，提高整个项目设计的质量和效率。其次，在土建结构工程中，优化技术可以有效提高结构设计水平。通过数字化结构模型的建立，实现结构设计信息可视化，结合IOT信息化关联，对土建结构设计进行系统性的监测及预警，形成结构构件的衰弱画曲线，有效提高结构设计水准。优化技术在结构设计中的应用，提高了建筑工程设计质量，对整个工程的顺利进行起着举足轻重的作用。

2.2降低成本

在项目建设过程中，成本控制是项目的三大目标之一。实施过程中，通过应用优化技术来实现工程的成本控制是非常必要的。运用优化技术对土建结构工程进行合理设计，可以有效提高项目的经济合理性，实现建、构筑物功能性及可靠性，同时能有效地节约材料，合理控制项目总体投资，最大限度地降低成本，提高企业的经济效益。此外，在设计过程中通过数字化模型模拟施工，充分考虑建设条件、设计要求与施工工艺，对土建结构材料及成本进行控制，减少不必要的资金浪费。通过合理科学地进行土建结构工程设计，不仅可以提高土建结构工程质量，而且还可以实现企业经济效益和社会效益的有机结合[1]。

2.3提升竞争力

优化技术可以帮助设计人员充分认识到土建结构工程设计的重要性。通过学习、运用优化技术，强化设计人员对土建结构工程设计的认识，提高土建结构工程设计人员在建筑市场中的综合竞争力，进而提升土建结构工程设计在项目建设中的重要性。土建结构工程设计人员应该明确优化技术的应用价值，并在实际设计工作中运用优化技术，不断提高专业的技术水平和综合能力，充分利用优化技术为土建结构工程设计工作带来积极影响，提升土建结构工程设计人员的竞争力。

3.优化技术在土建结构工程设计中的具体应用

3.1结构选型优化

结构选型的优化工作是整个设计过程中的重点工作。在土建结构优化设计中，应该根据项目建设的场地条件、建构筑物类型和使用功能等要求来进行结构选型优化。尤其是对建构筑物边界条件的鉴别及划分，建设条件的变化会极大地制约结构选型的优化。基本因素分析明确后，通过结构数字化模型进行内力的分析，采用ESO等方法对结构选型进行优化，逐渐删除或减少结构中无效、低效使用的部位或材料，逐渐优化结构，实现建构筑物刚度的最大化、自振频率最大化等等。另外，在土建结构工程设计中需要充分考虑到使用功能以及结构特点，采用优化技术优化后的结构不仅应满足结构物的安全性、适用性、耐久性，仍应满足建构筑物的功能、形象，实现建构筑的坚固、适用、美观及可靠性。从而有效提升土建结构的整体质量，同时能够节省材料以及相关设备，使得工程的整体造价得到降低。

3.2受力分析优化

受力分析优化是对整个结构体系进行计算和分析的过程，对其进行合理的控制，有助于整个工程建设质量的提升，也是结构工程设计的科学依据。受力分析优化在整个土建结构工程设计中起到非常重要的作用，是保证土建结构安全和稳定的基础。在受力分析中，可利用结构计算软件、有限元分析软件等建模，根据设计要求和实际情况构建准确的结构计算模型。通过模型的模拟计算，对整个结构体系进行荷载受力分析，判断结构整体、结构构件、结构材料等是否满足强度、刚度、稳定性等要求，在受力分析的数据中不断优化，从而得出合理、科学的设计结果。在荷载分析中可以利用计算机进行计算和分析，不仅可以减少人为计算误差和失误，还能提高整个计算效率[2]。

3.3材料选择优化

在土建结构工程设计中，材料的选择是一个至关重要的环节，由于结构工程中使用到的材料种类较多，所以在建构筑物使用环境及结构选型确定后应要做好材料的规划。将结构中使用到的所有材料进行分类，明确哪些是主要使用材料，哪些是次要使用材料，设计时能在较短的时间内选择出合适的材料；在计算模型中进行受力分析时，采用合适的材料组合使用，能有效提高结构设计效率，实现建构筑物的设计意图。如：运用型钢代替普通钢筋，增强材料强度，优化钢砼框支梁，可有效减小梁截面；仿古建筑上部采用部分钢结构或木结构替换笨重的钢筋混凝土结构，实现建筑物的轻巧性等。

4.优化技术在土建结构工程设计中的应用策略

4.1加强优化技术人才的培养和引进

加强人才的培养和引进，对整个优化技术的应用都有着非常重要的作用，土建结构工程设计人员只有具备了良好的专业技术能力，才能更好地掌握运用优化技术，进而提高工程设计整体的水平和质量。所以在优化技术应用中，要重视人才的培养工作，加强技术人才专业能力的培养，保障优化技术在土建结构设计中能够发挥出更大的作用。其次，要引进技术人才，加强对国内外先进优化技术的学习和交流，不断地引进国际上先进的技术和理念，提高整个优化技术队伍的专业素养。

4.2提高计算机硬件和软件的性能

计算机技术和软件的性能对于土建结构工程设计有着重要的影响，结构设计效率依赖计算机的计算分析能力，因此在对计算机进行使用的时候要保证其稳定性。另外，计算机结构计算软件技术进行不断地更新，保证土建结构设计的准确、科学和合理。除此之外，在使用软件进行设计和优化的时候，提高计算机软件和硬件的更新速度，可以使其性能得到进一步提高。在当前形势下，要想使计算机硬件和软件得到有效更新和升级，就要采用最新的技术进行设计，同时还需要保证计算机运行的稳定性和安全性[3]。

4.3加强优化技术与其他技术的融合

土建结构工程设计是一项复杂的工程，它包括了很多方面的内容，设计人员通过优化技术对土建结构工程进行优化设计的同时，也可以将优化技术与其他技术相融合，能够提高设计整体的效率和质量。比如，建筑方案设计时，利用计算机模拟仿真技术对建筑结构进行分析、预测、建模和评价等，再将其应用于建筑设计当中，提高建筑专业与结构专业的配合效率。

5.结语

优化技术在土建结构工程设计中的应用具有重要意义。通过结构选型优化、受力分析优化、材料选择优化等手段，可以提高设计质量、降低成本、提升竞争力。目前优化技术的应用仍面临一些挑战，加强优化技术的研究和应用力度，才能推动土建结构工程设计的不断发展和创新。

参考文献
[1]丁林.优化技术在土建结构工程设计中的应用分析[J].住宅与房地产,2019:184.
[2]梁广贤.优化技术在土建结构工程设计中的应用分析[J].建筑工程技术与设计,2021:1(427).
[3]张营营.优化技术在土建结构工程设计中的应用分析[J].百科论坛电子杂志,2021:1(1752).