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【摘 要】本文概述了土建优化设计的方法、应用及价值，提出了概念设计和全局优化对工程优化设计的重要性，最后对优化设计的使用提出建议，以供大家参考。
【关键词】土建优化；智能计算；全局优化
一、前言
近年来土建设计的优化及应用取得了非常显著的成绩，但仍然存在着一些不足之处需要我们改进。对土建设计中优化技术的应用做进一步的理解具有非常重要的作用。
二、优化技术的运用对土建设计带来的现实意义
在土建设计中合理的运用优化技术，不仅能够节省工程造价，还能够使建筑更具合理性、美观性和实用性。在满足建筑结构设计合理性和可靠性的同时，尽最大的可能减少建筑投资的成本，获得最大的经济效益。
通过对优化技术进行合理利用，能够维持建筑行业的可持续发展，实现更大的市场经济效益。和传统的土建设计相比较，运用优化技术能够减少土建的工程造价，该工程造价可比原有的造价少10%～30%，土建设计中运用优化技术，能够使建筑场地、建筑材料等得到充分的利用，实现建筑内部结构各单元之间的相互协调，并且满足国家规范规定的建筑物安全度的要求。因此，优化技术的合理应用，是实现项目设计安全性、适用性的有效途径。优化技术的应用，不仅是实现项目经济效益的关键点，也是保证工程整体质量的关键。例如在进行建筑间距设计时，因为建筑间距的的计算方法是根据容积率、日照间距和防火间距等因素，结合项目布置形式等因素进行确定，通常来讲，各建筑之间的间距越小，带来的经济效益就会越大，但容积率、日照间距和防火间距必须控制在一定的范围以内，否则会给用户的舒适度和人生安全造成严重的影响，因此优化设计间距，对保证工程整体质量极为重要。
三、土建优化设计方法
土建设计中的优化方法比较多，按照优化方法的特征进行分类，主要包括三种，即：优化准则法、数学规划法和智能计算法。
（一）优化准则法
优化准则法主要是从工程观点出发，满足建筑结构设计优化技术中需要的某些准则，例如满应力设计准则、齿形法、满应变能准则等，之后通过迭代法计算出满足这些准则的解。优化准则法的优点是收敛速度快，计算量小，缺点是只适用于布置确定的结构，且它的设计优化结果通常只是接近最优化。
（二）数学规划优化法
数学规划优化法运用的基本原理是结构力学，在进行结构设计时，利用数学规划法、优选法等方法寻找结构设计中的最优变量。这种方法是在给定的限制条件下，求出使某一指标函数达到极大值或极小值的一组参数。此方法在一定程度上能够实现土建设计的最优化。目前，对于土建的优化设计还没有形成特定的形式，主要是根据不同建筑物的实际情况进行确定，具体问题具体分析。
（三）智能计算法
随着计算机技术的发展，近年来智能计算法在优化设计中得到了极大的推广。智能计算是人们受自然（生物界）规律的启发，根据其原理模仿求解问题的算法。主要包括神经网络、遗传算法、模拟退火网络等。其中遗传算法近年来已在桥梁、房屋、工业建筑的优化设计中得到了大量的使用。智能计算的应用前景极为广泛，但是也存在一定的局限性，其计算只能得到近似最优解。
四、概念设计和全局优化
建筑结构概念设计是在未做计算前，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。例如，地震是常见的自然灾害，并且地震一旦发生，人为力量无法控制。因此在房屋结构的概念设计中，应该将地震列为重要课题。为了减轻地震造成的损失，首先，应选择对结构抗震有利的场地，避开不利地段。其次，适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构，框架就成为唯一的抗侧力构件，那么采用“强柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的变形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防线的位置。第三，结构具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性，避免结构在地震下发生扭转破坏。此外，建筑结构应该保证各连接构件之间的连接的可靠性，避免地震中填充墙、楼梯间等的破坏而导致的人员伤亡。
优化设计中不仅仅局限于要考虑单个构件，单个建筑的优化，还要结合场地条件，综合考虑各个建筑之间的内在联系，合理规划场地。只有综合考虑各个建筑之间的内在联系，合理规划场地布置后，对整个项目进行整体优化，通过对各个单体的调整，从而得到整个项目的最优解，节约大量社会资源。合理的进行概念设计和全局优化，会对整个优化设计起到事半功倍的作用，意义重大。
五、实用性与艺术性相互融合
在土建设计中，应该将实用性与艺术性充分结合。在实际工作中，设计人员应该在确保建筑结构安全性的基础上实现建筑的美学性。比如，建筑结构的平面布局应该具有一定的规律性和对称性，这样一来，既能防止房屋在巨大荷载作用下发生扭转，也可以使建筑结构更加美观。
六、土建设计优化方法的应用及实践价值
1、土建设计优化方法的应用，主要包括建筑工程的全局优化设计、建筑结构的优化设计和建筑工程分部结构的优化设计。其中建筑工程分部结构的优化设计又包括基础优化设计、上部结构优化设计、屋盖优化设计以及围护结构方案和结构细部设计等等。这些方面又包括很多细小方面的内容，如选型、布置、受力分析、造价分析等，这些都要严格依据相关的设计规范和使用要求，结合工程具体情况，来进行结构的优化设计，促使综合经济效益得到显著提升。
2、土建设计优化方法的实践价值：要充分考虑整个项目的长远效益，来对土建的近期投资进行减少，并且促使整个项目的可靠性和合理性得到显著提升。通过实践研究表明，相较于传统的设计方法，采用优化技术，可以在较大程度上降低工程土建造价。通过优化技术的应用，可以将社会资源、各功能单元、材料性能最合理的利用起來，有效协调土建内部各个单元。在安全性和适用性符合国家规范的同时，还可以合理决策整个项目的规划设计。通过优化技术的应用，在大量节约社会资源的同时，可以促使项目的各项目标得到更好的实现。
七、结束语
通过新时期下对土建结构优化技术的解析，我们发现随着智能计算方法的不断推广，优化设计趋于智能化和计算机化，但采用这些技术的同时，设计人员还是应该不断提高自身的专业素养，优化过程中应能把握优化设计的核心因素，适当忽略次要因素，从而提高优化效率。与此同时，设计人员还应充分发挥创造力，合理的综合使用各种优化方法，从而更高效的完成优化设计工作。
参考文献：
[1]张炳华土建结构优化设计同济大学出版社[M]1998
[2]田文超浅谈建筑结构设计的优化技术商品品质·建筑与发展[J]2014年9期
[3]张浩浅谈结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用房地产导刊[J]2014年7期
[4]甄茂良探讨优化技术在土建结构设计中的应用城市建设理论研究[J]2013年32期
[5]王子金优化技术在土建结构中的应用城市建设理论研究[J]2013年33期
【关键词】土建优化；智能计算；全局优化
一、前言
近年来土建设计的优化及应用取得了非常显著的成绩，但仍然存在着一些不足之处需要我们改进。对土建设计中优化技术的应用做进一步的理解具有非常重要的作用。
二、优化技术的运用对土建设计带来的现实意义
在土建设计中合理的运用优化技术，不仅能够节省工程造价，还能够使建筑更具合理性、美观性和实用性。在满足建筑结构设计合理性和可靠性的同时，尽最大的可能减少建筑投资的成本，获得最大的经济效益。
通过对优化技术进行合理利用，能够维持建筑行业的可持续发展，实现更大的市场经济效益。和传统的土建设计相比较，运用优化技术能够减少土建的工程造价，该工程造价可比原有的造价少10%～30%，土建设计中运用优化技术，能够使建筑场地、建筑材料等得到充分的利用，实现建筑内部结构各单元之间的相互协调，并且满足国家规范规定的建筑物安全度的要求。因此，优化技术的合理应用，是实现项目设计安全性、适用性的有效途径。优化技术的应用，不仅是实现项目经济效益的关键点，也是保证工程整体质量的关键。例如在进行建筑间距设计时，因为建筑间距的的计算方法是根据容积率、日照间距和防火间距等因素，结合项目布置形式等因素进行确定，通常来讲，各建筑之间的间距越小，带来的经济效益就会越大，但容积率、日照间距和防火间距必须控制在一定的范围以内，否则会给用户的舒适度和人生安全造成严重的影响，因此优化设计间距，对保证工程整体质量极为重要。
三、土建优化设计方法
土建设计中的优化方法比较多，按照优化方法的特征进行分类，主要包括三种，即：优化准则法、数学规划法和智能计算法。
（一）优化准则法
优化准则法主要是从工程观点出发，满足建筑结构设计优化技术中需要的某些准则，例如满应力设计准则、齿形法、满应变能准则等，之后通过迭代法计算出满足这些准则的解。优化准则法的优点是收敛速度快，计算量小，缺点是只适用于布置确定的结构，且它的设计优化结果通常只是接近最优化。
（二）数学规划优化法
数学规划优化法运用的基本原理是结构力学，在进行结构设计时，利用数学规划法、优选法等方法寻找结构设计中的最优变量。这种方法是在给定的限制条件下，求出使某一指标函数达到极大值或极小值的一组参数。此方法在一定程度上能够实现土建设计的最优化。目前，对于土建的优化设计还没有形成特定的形式，主要是根据不同建筑物的实际情况进行确定，具体问题具体分析。
（三）智能计算法
随着计算机技术的发展，近年来智能计算法在优化设计中得到了极大的推广。智能计算是人们受自然（生物界）规律的启发，根据其原理模仿求解问题的算法。主要包括神经网络、遗传算法、模拟退火网络等。其中遗传算法近年来已在桥梁、房屋、工业建筑的优化设计中得到了大量的使用。智能计算的应用前景极为广泛，但是也存在一定的局限性，其计算只能得到近似最优解。
四、概念设计和全局优化
建筑结构概念设计是在未做计算前，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。例如，地震是常见的自然灾害，并且地震一旦发生，人为力量无法控制。因此在房屋结构的概念设计中，应该将地震列为重要课题。为了减轻地震造成的损失，首先，应选择对结构抗震有利的场地，避开不利地段。其次，适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构，框架就成为唯一的抗侧力构件，那么采用“强柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的变形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防线的位置。第三，结构具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性，避免结构在地震下发生扭转破坏。此外，建筑结构应该保证各连接构件之间的连接的可靠性，避免地震中填充墙、楼梯间等的破坏而导致的人员伤亡。
优化设计中不仅仅局限于要考虑单个构件，单个建筑的优化，还要结合场地条件，综合考虑各个建筑之间的内在联系，合理规划场地。只有综合考虑各个建筑之间的内在联系，合理规划场地布置后，对整个项目进行整体优化，通过对各个单体的调整，从而得到整个项目的最优解，节约大量社会资源。合理的进行概念设计和全局优化，会对整个优化设计起到事半功倍的作用，意义重大。
五、实用性与艺术性相互融合
在土建设计中，应该将实用性与艺术性充分结合。在实际工作中，设计人员应该在确保建筑结构安全性的基础上实现建筑的美学性。比如，建筑结构的平面布局应该具有一定的规律性和对称性，这样一来，既能防止房屋在巨大荷载作用下发生扭转，也可以使建筑结构更加美观。
六、土建设计优化方法的应用及实践价值
1、土建设计优化方法的应用，主要包括建筑工程的全局优化设计、建筑结构的优化设计和建筑工程分部结构的优化设计。其中建筑工程分部结构的优化设计又包括基础优化设计、上部结构优化设计、屋盖优化设计以及围护结构方案和结构细部设计等等。这些方面又包括很多细小方面的内容，如选型、布置、受力分析、造价分析等，这些都要严格依据相关的设计规范和使用要求，结合工程具体情况，来进行结构的优化设计，促使综合经济效益得到显著提升。
2、土建设计优化方法的实践价值：要充分考虑整个项目的长远效益，来对土建的近期投资进行减少，并且促使整个项目的可靠性和合理性得到显著提升。通过实践研究表明，相较于传统的设计方法，采用优化技术，可以在较大程度上降低工程土建造价。通过优化技术的应用，可以将社会资源、各功能单元、材料性能最合理的利用起來，有效协调土建内部各个单元。在安全性和适用性符合国家规范的同时，还可以合理决策整个项目的规划设计。通过优化技术的应用，在大量节约社会资源的同时，可以促使项目的各项目标得到更好的实现。
七、结束语
通过新时期下对土建结构优化技术的解析，我们发现随着智能计算方法的不断推广，优化设计趋于智能化和计算机化，但采用这些技术的同时，设计人员还是应该不断提高自身的专业素养，优化过程中应能把握优化设计的核心因素，适当忽略次要因素，从而提高优化效率。与此同时，设计人员还应充分发挥创造力，合理的综合使用各种优化方法，从而更高效的完成优化设计工作。
参考文献：
[1]张炳华土建结构优化设计同济大学出版社[M]1998
[2]田文超浅谈建筑结构设计的优化技术商品品质·建筑与发展[J]2014年9期
[3]张浩浅谈结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用房地产导刊[J]2014年7期
[4]甄茂良探讨优化技术在土建结构设计中的应用城市建设理论研究[J]2013年32期
[5]王子金优化技术在土建结构中的应用城市建设理论研究[J]2013年33期