土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

呂杰

摘要：本文概述了土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，對(duì)土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時(shí)還探討了土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：土木建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；措施

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2017）05-101-02

前言

隨著人們生活水平的提高，對(duì)生活的居所也有了更高的要求，使城市變得越來(lái)越大，使城市中的建筑物也越來(lái)越高。盡管建筑行業(yè)的發(fā)展蓬勃迅速，但是在發(fā)展中暴露出的與土木工程設(shè)計(jì)相關(guān)的問題也越來(lái)越多，給許多的建筑物留下了不少安全隱患，隨時(shí)威脅著人們的人身安全。

1土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

土木工程主要就是指運(yùn)用一些設(shè)備等進(jìn)行的勘察、設(shè)計(jì)以及施工等活動(dòng)，或者是直接為人們提供各種生活、生產(chǎn)等的設(shè)施建設(shè)，比如：房屋、橋梁、鐵路、公路等工程?？茖W(xué)技術(shù)更新的突飛猛進(jìn)，帶動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，超高層、超限建筑也大量的不斷涌現(xiàn)，對(duì)技術(shù)的要求也逐漸提升。土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑項(xiàng)目工程施工之前的準(zhǔn)備工作.如果土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理、不科學(xué)將會(huì)影響施工工作的順利開展，極端情況甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，威脅到施工人員的人身安全，最終影響工程的整體質(zhì)量。土木工程乃是國(guó)家的基礎(chǔ)事業(yè)，其直接關(guān)系到國(guó)家的整體發(fā)展水平，所以，做好土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作是十分重要的。就目前而言，建筑行業(yè)對(duì)施工的質(zhì)量以及安全管理越來(lái)越嚴(yán)格，所以，要想確保工程的整體質(zhì)量以及安全，就必須加大對(duì)土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視。

2土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

2.1設(shè)計(jì)中的可靠性不夠

土木工程設(shè)計(jì)的原則是安全和牢靠，牢靠性高的土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以保證建筑施工隊(duì)在施工時(shí)的建造安全，還能保證建筑物建成之后的使用安全。但是我國(guó)目前的土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中明顯存在牢靠性標(biāo)準(zhǔn)不合理的問題，這就使參照這一套標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的土木工程建筑結(jié)構(gòu)的安全性大大降低了，進(jìn)而影響無(wú)數(shù)人的生命安全。一般情況下建筑工程的牢靠性高低區(qū)別點(diǎn)在于一棟建筑物的某一部分在遭受了外力的影響之后，整棟建筑物是否都隨之受到影響，最后是否會(huì)給整棟建筑物造成安全威脅。通常牢靠性較強(qiáng)的建筑物在某一部分遭受外力撞擊時(shí)不會(huì)影響整棟建筑物的結(jié)構(gòu)，對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅較小。

2.2對(duì)承重柱和構(gòu)造柱的區(qū)別認(rèn)識(shí)不夠

構(gòu)造柱和承重柱的功能是完全不一樣的，但是由于界定不明確，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)土木工程設(shè)計(jì)的人員錯(cuò)將承重柱當(dāng)作構(gòu)造柱，使建筑物成為一棟充斥著危險(xiǎn)的建筑物。構(gòu)造柱的作用是防止建筑物的墻面裂縫，建筑物抗水平荷載能力需要構(gòu)造柱來(lái)提高，常常涉及到的抗水平荷載有地震荷載等。而承重柱與構(gòu)造柱的區(qū)別若是被設(shè)計(jì)人員忽略或者混淆，將會(huì)給建筑物埋下安全隱患，也會(huì)直接造成建筑物的安全事故發(fā)生。根據(jù)建筑過程中的一些實(shí)例顯示，若是將承重柱當(dāng)作構(gòu)造柱使用了，會(huì)出現(xiàn)建筑物變形、墻面裂縫、建筑物沉降、坍塌等現(xiàn)象。不管是哪一種現(xiàn)象出現(xiàn)，這棟付諸了整個(gè)建筑團(tuán)隊(duì)心血的建筑物就成為不合格產(chǎn)品，浪費(fèi)了大量的人力物力資源。

2.3設(shè)計(jì)人員忽視了周圍環(huán)境對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的影響

建筑物的建造對(duì)周圍的環(huán)境有影響，同樣周圍的環(huán)境也會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生影響，而且這種影響還會(huì)貫穿于建筑物建造的整個(gè)過程，其中就包括了土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)具體的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，需要考慮建筑物建造場(chǎng)所的環(huán)境氣候條件，比如天氣、溫度、濕度、水土酸堿性等等自然因索。但是通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員常常將這一內(nèi)容忽略，造成了許多無(wú)法挽回的損失。建筑物的建造最需要的材料就是鋼筋混凝土，而氣候、水土對(duì)鋼筋混凝土的影響既直接又大，必須將這些因素考慮到設(shè)計(jì)中去，才會(huì)避免材料和設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，避免導(dǎo)致整棟建筑物的建造工期延后或者出現(xiàn)爛尾，最主要的是避免建筑物中安全隱患的存在。

2.4樓層平面剛度問題

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑建構(gòu)時(shí)，若發(fā)生結(jié)構(gòu)布置方式及基本結(jié)構(gòu)概念缺失的問題，便會(huì)運(yùn)用樓板變形的計(jì)算方式計(jì)算樓層平面所具有的剛度。若從力學(xué)模型角度分析，該方式可行。然而，設(shè)計(jì)人員在確定樓板變形程序過程中，所得結(jié)果準(zhǔn)確度并不高。研究表明，導(dǎo)致該方式計(jì)算精確度不高的主要原因是受到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建立于安全儲(chǔ)備之上的部分位置過大的影響。針對(duì)該問題的解決，設(shè)計(jì)人員可利用將樓層設(shè)計(jì)為剛性的樓面以完成計(jì)算，從而避免程序計(jì)算所得結(jié)果同現(xiàn)實(shí)樓板的實(shí)際受力情況之間存在本質(zhì)性的誤差。

3土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)措施

3.1增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性標(biāo)準(zhǔn)

解決當(dāng)前土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性不夠的問題，當(dāng)然需要著手于安全性的重新考慮和設(shè)計(jì)上，盡量采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)優(yōu)化土木工程設(shè)計(jì)，為工程質(zhì)量提供保障。優(yōu)化土木工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)首先要規(guī)范化安全標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)隨時(shí)更新完善設(shè)計(jì)，引入國(guó)外先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)理念以及標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國(guó)建筑行業(yè)的具體情況制定適合我國(guó)建筑物建造的設(shè)計(jì)體系，將國(guó)內(nèi)與國(guó)外的土木工程設(shè)計(jì)之間的差距縮短。要將土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)，通過建筑行業(yè)以及國(guó)家相關(guān)部門提供的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持以設(shè)計(jì)的安全性為核心，保證建筑物的穩(wěn)固性、使用壽命等，實(shí)現(xiàn)建筑物的質(zhì)量保障。土木工程設(shè)計(jì)之時(shí)不僅要考慮到施工過程中有可靠安全的設(shè)計(jì)方案，也要對(duì)工程完結(jié)之后到業(yè)主手中，業(yè)主開始利用之后可能會(huì)產(chǎn)生的一切問題做詳盡的考慮，并融入到設(shè)計(jì)當(dāng)中。

3.2構(gòu)件設(shè)計(jì)要合理

結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中最常見的三要素：強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件。其中強(qiáng)柱弱梁在工程設(shè)計(jì)中“最難實(shí)現(xiàn)”，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師最容易忽視。哪些因素導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”？（1）結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)考慮了樓板的約束作用，梁截面為T形，常用的計(jì)算分析軟件中以邊梁和中梁的剛度放大系數(shù)來(lái)考慮，但梁的承載力設(shè)計(jì)時(shí)仍以矩形截面來(lái)配筋，并沒有考慮樓板的約束作用，低估了梁的承載能力。實(shí)際應(yīng)該這樣處理：按T形截面進(jìn)行的內(nèi)力分析，就應(yīng)根據(jù)所得的承載力按T形截面進(jìn)行配筋：或者將按T形截面進(jìn)行內(nèi)力分析后所得的承載力除以梁剛度放大系數(shù)，然后按矩形截面進(jìn)行配筋。（2）梁端配筋采用的是柱中線處的內(nèi)力，而實(shí)際上應(yīng)該采用柱邊的內(nèi)力，而柱中線處的內(nèi)力比柱邊的內(nèi)力大約20%，實(shí)際上增加了梁端的配筋。（3）由于設(shè)計(jì)習(xí)慣和鋼筋需要?dú)w并等原因造成梁配筋的增大，且有些設(shè)計(jì)師總是任意放大配筋計(jì)算結(jié)果，反而適得其反。

另外兩個(gè)要索相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，在軟件輔助計(jì)算時(shí)一般即可處理，需要注意的是“強(qiáng)剪弱彎”通常由以下幾點(diǎn)構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)：（1）增大箍筋直徑，減小箍筋間距。（2）必要時(shí)，某些構(gòu)件的箍筋可全長(zhǎng)加密，如連梁、短柱等。（3）主次梁交接處，設(shè)珞附加箍筋和彎起鋼筋。

3.3增強(qiáng)板設(shè)計(jì)以及配筋方式

土木工程的設(shè)計(jì)除了前文所述的內(nèi)容，還包括了樓板的設(shè)計(jì)以及配筋的選擇。樓板作為建筑物的重要承重構(gòu)件及水平傳力構(gòu)件，在設(shè)計(jì)中卻容易被輕視。（1）設(shè)計(jì)時(shí)為了計(jì)算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認(rèn)識(shí)不足.簡(jiǎn)單地將雙向板作用單向板進(jìn)行計(jì)算。使計(jì)算假定與實(shí)際受力狀態(tài)不符，導(dǎo)致一個(gè)方向配筋過大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，造成配筋嚴(yán)重不足，致使板出現(xiàn)裂縫。（2）樓板負(fù)筋伸出支座長(zhǎng)度一般設(shè)計(jì)師取短跨的1/4～1/3，這樣實(shí)際是不安全的，樓板負(fù)筋伸出長(zhǎng)度應(yīng)該根據(jù)彎矩圖確定，籠統(tǒng)的取一個(gè)數(shù)值是不合理的。（3）板承受線荷載時(shí)彎矩計(jì)算問題，在民用建筑中.常常在樓板上布置一些非承重隔墻故大樓板設(shè)計(jì)中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進(jìn)行板的配筋計(jì)算。但有些設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌砌頂緊上部分的樓、屋面板，這樣會(huì)給上部的板增加了一個(gè)中間支承點(diǎn)，使其變?yōu)檫B續(xù)板，支承點(diǎn)上部出現(xiàn)了負(fù)彎矩，而在板的設(shè)計(jì)中又沒考慮該部分的影響，致使板預(yù)出現(xiàn)裂縫。

樓板設(shè)計(jì)以及配筋這方面的技術(shù)問題，是土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的容易忽視的，當(dāng)設(shè)計(jì)方案合理后對(duì)于之后建筑物建造的過程會(huì)起到非常大的作用。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程中重要的工作環(huán)節(jié)之一，不僅決定了項(xiàng)目工程整體質(zhì)量，同時(shí)也決定了建筑結(jié)構(gòu)外觀。故而，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)先確保工程項(xiàng)目的安全性，盡可能延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。在這一前提下，盡量壓縮企業(yè)的投資成本，不僅保障人們的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)為企業(yè)創(chuàng)造豐富的經(jīng)濟(jì)收益。