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優(yōu)化技術(shù)在土建結構工程設計的應用論文
摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的持續快速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了快速發(fā)展，其地位也越來(lái)越重要，這就使得對土建結構工程設計進(jìn)行研究有了意義。文章依此對優(yōu)化技術(shù)在土建結構工程設計中的應用進(jìn)行了分析，首先說(shuō)明了優(yōu)化技術(shù)的現實(shí)意義，然后闡述了其應注意的問(wèn)題，最后對其應用進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：優(yōu)化技術(shù)；土建結構；工程設計；建筑行業(yè)；建筑設計
1土建結構優(yōu)化設計技術(shù)的現實(shí)意義
每一個(gè)建筑企業(yè)都希望可以在滿(mǎn)足土建結構長(cháng)遠利益的前提下付出最低的成本，最大程度地減少土建結構的近期投資。土建結構設計優(yōu)化技術(shù)可以在保證建筑物結構科學(xué)合理性的前提下達到降低經(jīng)濟付出的效果。土建結構優(yōu)化設計技術(shù)有利于促進(jìn)實(shí)現可持續發(fā)展，可以用同樣的資金獲取更大的市場(chǎng)收益�，F代的土建結構優(yōu)化設計技術(shù)與傳統的設計技術(shù)相比有很大的優(yōu)越性，選擇設計優(yōu)化方法可以很好地降低工程成本。實(shí)現土建結構設計優(yōu)化技術(shù)有利于合理性能材料的選擇，可以最大程度上協(xié)調土建結構內部各個(gè)單元之間的關(guān)系，從而提高土建工程的建設效率和安全性。除此之外，優(yōu)化設計技術(shù)也能夠為土建的整體設計方案做出科學(xué)合理的決策，所以?xún)?yōu)化技術(shù)是有效實(shí)現土建結構設計的方法。隨著(zhù)建筑層數的增加，墻體面積和柱體積也會(huì )增加，這樣一來(lái)土建結構的自重就會(huì )隨之增加，基礎和柱的承載力也因此而增加，這樣土建內部裝修等都要考慮這一問(wèn)題。與此相反，如果層數減少就可以很好地節約建筑材料和建筑造價(jià)，也可以達到抗震效果。從日照等因素來(lái)看降低層高可以減少建筑間的日照距離，可以有效地節約建筑用地。在建筑面積一定的情況下，土建使用不同的形狀可以改變外墻周長(cháng)系數，也可以改變內外表面裝修等，所以在土建結構設計中要優(yōu)化設計方案，利用優(yōu)化技術(shù)來(lái)提高建筑的經(jīng)濟性能。
2建筑結構優(yōu)化技術(shù)應該注意的主要問(wèn)題
2.1設計人員要注重細部?jì)?yōu)化
圖1按單筋矩形截面設計建筑設計人員必須注重整體設計，在整體設計的基礎上還要充分考慮細部設計，要加強對土建結構的精細設計。例如增加現澆板的受力程度避免拐角裂縫的出現、盡量劃分矩形板塊的現澆板設計，一般要保證建筑的穩定性，多采用按單筋矩形截面設計。在計算機技術(shù)和優(yōu)化設計理論相互結合的時(shí)代，優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)從工程實(shí)踐問(wèn)題逐漸向數學(xué)問(wèn)題過(guò)渡，所以土建工程設計人員必須加強自身基于計算機技術(shù)的優(yōu)化設計分析能力，從而提升自身設計的科學(xué)性。
2.2建筑結構優(yōu)化技術(shù)的應用要注意到前期的參與
土建工程建設前期的設計方案將對建筑項目的造價(jià)產(chǎn)生直接的影響，對設計進(jìn)行優(yōu)化是節約成本很好的做法，但是大多數前期方案的確定中多不包括結構優(yōu)化設計技術(shù)，這樣就會(huì )導致相關(guān)的設計工作人員在進(jìn)行土建結構設計時(shí)無(wú)法很好地考慮土建結構的可行性和合理性，這樣只會(huì )增加土建結構設計的難度，會(huì )致使結構設計工作成本不斷增加，所以土建結構設計人員在前期設計時(shí)必須充分融合優(yōu)化設計方案，從而有效地節約土建成本。
3土建結構設計優(yōu)化方法
3.1數學(xué)規劃法
數學(xué)規劃法是從結構的力學(xué)基本原理出發(fā)來(lái)對土建結構設計進(jìn)行規劃的一種方法。運用優(yōu)選法和數學(xué)規劃法等方法對設計變量尋找最優(yōu)的解。一般情況下，數學(xué)規劃法比較適用于處理非線(xiàn)性的規劃問(wèn)題，在其長(cháng)期的應用發(fā)展中也形成了適用于多種情況的不同算法，有一定的通用性，也有非常嚴格的理論基礎，合理運用可以找到局部的最優(yōu)解。當然，對一種特定的結構優(yōu)化設計，還是要具體問(wèn)題具體分析，依據實(shí)際情況來(lái)選取優(yōu)化方法。
3.2優(yōu)化準則法
優(yōu)化準則法是以工程本身為出發(fā)點(diǎn)在結構達到優(yōu)化設計時(shí)要滿(mǎn)足那些準則進(jìn)行研究的一種方法，例如能量的準則和滿(mǎn)應力的準則等。這種方法可以用迭代法來(lái)對這些準則的解進(jìn)行準確的求解，所以這些優(yōu)化的準則大部分都要依據現有的實(shí)踐經(jīng)驗，通過(guò)一定的理論研究來(lái)分析并判斷所得到的，其設計可以接近最優(yōu)，所以說(shuō)是一種工程方法。優(yōu)化準則法有收斂較快的特點(diǎn)，其工作原理也比較簡(jiǎn)單、直觀(guān)，一般是比較容易實(shí)現的。滿(mǎn)應力設計準則是最早提出的準則，這個(gè)方法可以最大程度地發(fā)揮材料強度的潛力。另外，準則法也可以處理彈性穩定、位移、自振頻率等方面的問(wèn)題，一般是從Kuhn-Tucker條件出發(fā)來(lái)設計準則方程。但是準則法也有其缺陷，其主要適于土建結構布局和幾何形式已確定的情況，所以其適應范圍有一定的局限性。如果要同時(shí)考慮多種的約束，優(yōu)化準則法就很難發(fā)揮其作用，在變量之間關(guān)系較為復雜的情況下就不適宜用優(yōu)化準則法。
4優(yōu)化技術(shù)在土建結構設計中的應用
4.1常見(jiàn)問(wèn)題的優(yōu)化措施
要實(shí)現土建結構的優(yōu)化設計就必須在實(shí)際的工作中充分重視每一個(gè)環(huán)節的實(shí)用性和安全性，對于一些常見(jiàn)問(wèn)題的優(yōu)化措施可以歸于以下六點(diǎn)：（1）設計要盡量加大抗震縫的寬度，以防止地震發(fā)生時(shí)抗震縫兩側碰撞問(wèn)題的出現；（2）要合理地設計懸挑梁，保證其符合標準，將其設置為截面可以有效地降低懸挑梁截面的應力，從而達到防止梁體變形的效果；（3）科學(xué)地設計連續梁，要嚴格避免其按照單梁設計，另外要合理地對連續梁支座上部的負筋配置進(jìn)行設計；（4）構造柱的剛性一般要比承重柱差很多，而對于一部分位于承重梁下的構造柱應該按照承重柱的剛性標準來(lái)進(jìn)行設計，以滿(mǎn)足其支撐作用；（5）筏、箱基礎底板挑板的陽(yáng)角應該呈斜角或直角，若地下水位較高就應用基礎底
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摘 要：板來(lái)增加建筑的抗浮性能；（6）在進(jìn)行土建結構設計時(shí)要保證承重柱有充足的截面高度，要合理控制梁柱的線(xiàn)剛度比，從而增強建筑的耐久性和安全性，提高承重柱的抗震性能。 4.2實(shí)用性與藝術(shù)性相互融合 在土建結構設計工
關(guān)鍵詞：結構工程論文
板來(lái)增加建筑的抗浮性能；（6）在進(jìn)行土建結構設計時(shí)要保證承重柱有充足的截面高度，要合理控制梁柱的線(xiàn)剛度比，從而增強建筑的耐久性和安全性，提高承重柱的抗震性能。
4.2實(shí)用性與藝術(shù)性相互融合
在土建結構設計工程中，將實(shí)用性和藝術(shù)性進(jìn)行有機的結合可以達到土建結構優(yōu)化設計的效果。在具體的實(shí)際工作中，土建結構設計人員要保證建筑的安全性及經(jīng)濟性，并在此基礎上來(lái)實(shí)現土建工程的美學(xué)性，設計方案要盡量融合美學(xué)性、安全性和經(jīng)濟性。例如：土建結構的平面布局應具有一定的對稱(chēng)性和規律性，這樣就可以有效地防止建筑物在巨大荷載作用下發(fā)生扭轉，同時(shí)也可以提高土建結構的美觀(guān)性。
4.3概念設計
保證土建工程在各種因素的影響下能夠保持實(shí)用性和安全性是所謂概念設計的根本目標，要全面增強建筑的使用性能就必須重視概念設計，如果設計出現問(wèn)題，就很有可能會(huì )造成嚴重的后果。例如：從地震對土建工程的影響來(lái)看，一般來(lái)說(shuō)在地震發(fā)生之前我們是很難預見(jiàn)的，而且地震一旦發(fā)生憑借人的力量是根本無(wú)法控制的，所以在土建結構的概念設計過(guò)程中要把地震當作重要課題來(lái)進(jìn)行研究。事后要盡量去降低地震帶來(lái)的經(jīng)濟、社會(huì )損失，在土建結構設計中就要保證建筑材料的使用高性能，確保材料質(zhì)量，要避免建筑物在受到地震作用后發(fā)生脆性破壞。除此之外，土建結構設計還可以采用延性設計，在地震發(fā)生時(shí)可以有效地降低地震對建筑物所產(chǎn)生的危害，可以起一定的防御作用。
5結語(yǔ)
運用結構設計優(yōu)化方法與傳統的結構設計相比較可以看出，優(yōu)化技術(shù)能使土建工程造價(jià)降低約6%～34%，所以結構設計優(yōu)化技術(shù)可以更好地實(shí)現土建工程的安全性，它可以使土建結構內部各個(gè)單元得到最好的協(xié)調，可以同時(shí)滿(mǎn)足土建的美觀(guān)性、經(jīng)濟性和安全性，是符合建筑行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢的，但是其應用情況還不容樂(lè )觀(guān)，所以要對其進(jìn)行應用和研究。
參考文獻
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[3]藍倜恩．優(yōu)化技術(shù)在土建結構設計中的應用[J]．建筑結構學(xué)報，1981，（6）.
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