土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

蘇武

（安徽電信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司　安徽　合肥　230001）

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

蘇武

（安徽電信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司安徽合肥230001）

隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，我國建筑領(lǐng)域取得了進(jìn)一步發(fā)展。土木工程作為工程施工的重要組成部分，其中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)工作，設(shè)計(jì)的合理與否直接影響工程質(zhì)量。近幾年出現(xiàn)很多因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致建筑質(zhì)量問題的事件，對人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生了不良影響，如何更好地規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到社會廣泛關(guān)注。本文將從土木工程概念入手，分析和研究當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，并闡述土木工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)及管理措施。

土木工程；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

前言

建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)備受關(guān)注，結(jié)構(gòu)安全性與耐久性始終是結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵衡量指標(biāo)，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)合理性直接影響建筑工程整體安全性。當(dāng)前我國土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往忽視環(huán)境等因素，導(dǎo)致土建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在諸多不合理之處，耐久性低、牢固性較差等問題普遍存在，不利于建筑領(lǐng)域健康發(fā)展。因此，加強(qiáng)對土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的研究具有積極意義。

1　土木工程概念

土木工程主要是指建造各類工程設(shè)施科學(xué)技術(shù)的總稱。其既是指所應(yīng)用的材料、設(shè)備及進(jìn)行的勘測、設(shè)計(jì)等技術(shù)活動，也是工程建設(shè)的對象，即建造在地上或者地下、陸上，直接或者間接為人類生產(chǎn)和生活、軍事和科研等活動提供服務(wù)的各項(xiàng)工程設(shè)施，如房屋、道路等。

2　當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

建筑領(lǐng)域快速發(fā)展背景下，土木工程迎來更多發(fā)展機(jī)遇，但是，土木工程結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)多元化、復(fù)雜化趨勢發(fā)展，隨即產(chǎn)生了很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）構(gòu)造柱與承重柱問題，土木工程質(zhì)量直接影響房屋建筑抗震性能，需要對柱梁的具體構(gòu)造進(jìn)行科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。只有這樣，才能夠避免裂縫的形成，保障工程施工質(zhì)量。在實(shí)際工程中，很多設(shè)計(jì)師對于構(gòu)造柱與承重柱認(rèn)識不夠充分，甚至將承重柱設(shè)計(jì)應(yīng)用于構(gòu)造柱當(dāng)中，使得原有設(shè)置的積極作用得不到有效發(fā)揮，當(dāng)遇到強(qiáng)烈地震時(shí)，工程結(jié)構(gòu)會發(fā)生巨大的沉降，一旦出現(xiàn)裂縫，勢必造成建筑物倒塌。此外，對承重柱設(shè)計(jì)過程中，由于對截面面積設(shè)計(jì)過小，當(dāng)受到外力影響情況下，梁柱會出現(xiàn)開裂等不良情況，影響工程整體質(zhì)量。

（2）土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜工作，涉及內(nèi)容較多，影響因素業(yè)具有多樣性，增加了設(shè)計(jì)工作難度。在具體設(shè)計(jì)中，除了工程安全性、耐久性要求之外，對于工程的土壤溫度、酸堿度等也需要進(jìn)行綜合考慮。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往會忽視外部因素，對具體施工過程產(chǎn)生消極影響。

3　土木工程建筑結(jié)構(gòu)要點(diǎn)及管理對策

3.1要點(diǎn)分析

3.1.1選擇合理施工技術(shù)，加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

土木工程建筑結(jié)構(gòu)主要包括土方開挖、現(xiàn)澆混凝土、基坑支護(hù)等方面，其中基礎(chǔ)施工是工程的重中之重。基礎(chǔ)施工時(shí)間較長，占總工期的30～40%左右。不同的土木工程要求不盡相同，具體可以參照相關(guān)《規(guī)程》。通常情況下，埋置天然地基應(yīng)控制在總建筑高度的1/12，埋置樁基時(shí)，要占總建筑高度的1/15，要注意不能夠?qū)堕L算在埋置深度當(dāng)中。同時(shí)，由于工程施工普遍集中在城市地區(qū)，施工場地較為緊缺，且工期較為緊張，需要對施工場地周邊建筑物及設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，制定相關(guān)保護(hù)方案，保障基坑穩(wěn)定性，從而避免位移現(xiàn)象的發(fā)生。針對基坑開挖建設(shè)一定要控制施工工期，一般來說，施工時(shí)間較短，基礎(chǔ)開挖安全性越高[1]。如果施工對地下水等方面提出了特殊要求，需要經(jīng)過專家組審批才能夠開展后續(xù)工作，提高土木施工安全性。

3.1.2重視地下室嵌固端的選擇，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

對于地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中嵌固端的設(shè)計(jì)較為重要，不僅關(guān)系到計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，且對于整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性具有直接影響，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的嵌固主要是指強(qiáng)度嵌固，而非力學(xué)嵌固。因此，在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視地下室嵌固端的選擇，具體來說，可以通過以下幾個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)：①增加屋梁抗彎能力；②增加地下室柱頂?shù)目箯澞芰?；③滿足規(guī)范具體要求。嵌固端所在層樓板應(yīng)進(jìn)行連續(xù)設(shè)計(jì)，保證水平地震力的傳遞，減少自然災(zāi)害對建筑整體穩(wěn)固性的威脅。工程中常常遇到地下室頂板標(biāo)高問題，如下沉式廣場，如果地下室頂板不一致，會出現(xiàn)頂板與地上一層高差小于層高1/3，需要地上一層側(cè)向剛度能夠滿足規(guī)范要求，即地下室頂板可以作為嵌固端，并在錯(cuò)層處樓板加腋，保障水平剪力傳遞路徑（見圖1）。

3.1.3加強(qiáng)對細(xì)節(jié)的控制，協(xié)調(diào)板設(shè)計(jì)與配筋

圖1　結(jié)構(gòu)簡圖

板設(shè)計(jì)和配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要分析二者長短邊長度，結(jié)合具體長度確定施工材料。如果長度差距小于2mm，可以采取雙向板計(jì)算方法；超過2mm，需要采取短邊進(jìn)行計(jì)算，并在較長的一邊設(shè)置足夠的構(gòu)造鋼筋。要想采用彈性方法，需要確定板的具體尺寸[2]。針對連續(xù)雙向板跨中最大彎矩計(jì)算，需要依據(jù)工程中的荷載分布狀況，加強(qiáng)對荷載分析后進(jìn)行間隔布置，提高設(shè)計(jì)科學(xué)、合理性。

3.1.4完善基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化內(nèi)力組合設(shè)計(jì)

土木工程結(jié)構(gòu)承載力抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)體現(xiàn)在內(nèi)力組合各個(gè)方面。因此在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)對承載力抗震系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，并在此基礎(chǔ)上按照抗震的具體要求合理選擇建筑材料，以此提高建筑承載力。

3.2管理措施

為了提高土木工程設(shè)計(jì)科學(xué)、合理性，為建筑整體提供支持，應(yīng)加強(qiáng)對設(shè)計(jì)的有效管理，具體可以采取以下幾個(gè)途徑入手：

（1）充分利用現(xiàn)代測量技術(shù)?？茖W(xué)技術(shù)快速發(fā)展，在促進(jìn)建筑工程等方面提供了極大支持。因此，在設(shè)計(jì)之初，應(yīng)充分利用現(xiàn)代測量技術(shù)，如GPS測量技術(shù)等，對建筑各個(gè)方面進(jìn)行有效測量。日后高層建筑施工中，還應(yīng)采取CAC先進(jìn)技術(shù)，逐漸完善高樓建筑施工系統(tǒng)及管理體制，有效降低企業(yè)施工成本，從而提高建筑整體質(zhì)量，滿足人們對建筑的多元化要求。

（2）嚴(yán)格遵循力學(xué)理論。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)建立在力學(xué)理論基礎(chǔ)之上，運(yùn)用理論指導(dǎo)具體施工，提高建筑整體效果。隨著施工工藝的更新，傳統(tǒng)混凝土施工將無法滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)切合建筑領(lǐng)域發(fā)展趨勢，采取多元化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，避免在施工中出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，為人們建設(shè)安全、可靠的工程。

（3）嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)。建筑領(lǐng)域中，材料作為建筑工程的核心，其質(zhì)量高低直接影響建筑整體質(zhì)量。近年來材料質(zhì)量受到廣泛關(guān)注，且節(jié)能減排理念影響下，新型環(huán)保建筑材料層出不窮，如人造輕骨料、工業(yè)廢料輕骨料等，下圖是人造文化磚。在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)加強(qiáng)對新型環(huán)保材料的應(yīng)用，由于新型環(huán)保材料更適合當(dāng)今建筑行業(yè)發(fā)展需求，引進(jìn)新型建筑材料，能夠顯著提高工程整體質(zhì)量。

圖2　人造文化磚

（4）引進(jìn)先進(jìn)軟件。建筑行業(yè)快速發(fā)展，在土木建筑行業(yè)出現(xiàn)了多種新型的繪圖工具，為建筑行業(yè)發(fā)展注入了新鮮血液。因此設(shè)計(jì)中應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)軟件，通過對施工圖的精確計(jì)算，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，按照施工標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)，加強(qiáng)建筑施工信息化建設(shè)，對設(shè)計(jì)程序、材料等方面進(jìn)行科學(xué)的管理，從而有效把握施工進(jìn)度，節(jié)省工程施工成本，提高建筑工程質(zhì)量。

4　結(jié)論

根據(jù)上文所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑工程的開端，設(shè)計(jì)合理與否直接影響建筑整體質(zhì)量，對設(shè)計(jì)師專業(yè)水平提出了高要求。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)師應(yīng)樹立現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念，將可持續(xù)發(fā)展理念、節(jié)能環(huán)保理念等滲透到設(shè)計(jì)過程中，充分利用現(xiàn)代技術(shù)，綜合考慮各項(xiàng)因素，調(diào)整和優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，不斷提高建筑工程質(zhì)量，從而促進(jìn)我國建筑領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展。

[1]段亞洲，郎宏偉.土木工程建設(shè)中對建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的探析[J].經(jīng)營管理者，2013（07）：309.

[2]王慧君，徐勇.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探析[J].科技與企業(yè)，2014 （06）：171.

[3]喬亮.大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在土木工程建筑中的應(yīng)用探析[J].科技風(fēng)，2014（19）：167.

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1673-0038（2015）41-0094-02

2015-9-20