土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題及設(shè)計(jì)措施

摘 要：改革開放以來，我國城市化建設(shè)的步伐加速，城市人口不斷增加，對于有限的城市土地資源來說造成了巨大的壓力，這就需要我們在城市建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究，進(jìn)而找出最科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，保證土地資源得到充分的利用，所以土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，需要我們相關(guān)的工作人員切實(shí)考察施工地的現(xiàn)實(shí)情況，不斷的發(fā)展完善設(shè)計(jì)方案，以此達(dá)到我們的預(yù)期目標(biāo)，保證我國土地資源充分利用，促進(jìn)我國城市化進(jìn)程平穩(wěn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：土木工程；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；解決策略

中圖分類號：TU723 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

安全性與耐久性乃當(dāng)代土木建筑工程需遵循的兩大原則，其與土木工程設(shè)計(jì)具有十分密切的關(guān)聯(lián)，當(dāng)土木工程設(shè)計(jì)不夠規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)時，土木建筑工程的安全性與耐久性勢必將受到折損。透過相關(guān)現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)我國土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍存在一系列亟待完善的問題。為此，相關(guān)部門應(yīng)細(xì)致地剖析現(xiàn)存問題，并透過現(xiàn)象窺見問題本質(zhì)，從而采取可行有效的解決對策。

1土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題

1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牢固性差

土木工程整體的安全性在很大程度上取決于其結(jié)構(gòu)的牢固性，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在工程設(shè)計(jì)中已逐漸發(fā)展為普遍性問題。一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的局部破壞雖然不至于結(jié)構(gòu)物整體崩塌，但在火災(zāi)、地震以及其他自然災(zāi)害發(fā)生時，便會嚴(yán)峻考驗(yàn)著結(jié)構(gòu)的冗余度設(shè)計(jì)。例如基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時若未對地基承載力和沉降量、沉降差進(jìn)行充分考慮，那么建筑整體結(jié)構(gòu)勢必會因沉降而出現(xiàn)開裂與失穩(wěn)現(xiàn)象。

1.2構(gòu)造柱與承重柱的區(qū)分問題

設(shè)計(jì)合理的構(gòu)造柱與梁可有效避免墻體發(fā)生裂縫，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)抗震性能表現(xiàn)優(yōu)越。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，部分設(shè)計(jì)人員混淆構(gòu)造柱與承重柱，將二者類似于同一原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使建筑結(jié)構(gòu)因構(gòu)造柱缺乏基礎(chǔ)而影響其抗震能力，最終反應(yīng)為結(jié)構(gòu)裂縫、沉降甚至倒塌等病害發(fā)生。另外，設(shè)計(jì)過程中有時為了方便對承重柱的受力情況進(jìn)行分析，則會縮小其截面面積，如此一來當(dāng)有外力作用時，柱體與梁極易發(fā)生開裂破壞。

1.3忽略環(huán)境影響因素

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除穩(wěn)定性與耐久性外，同時還需考慮外部環(huán)境（如土質(zhì)結(jié)構(gòu)、空氣溫度與濕度等）對結(jié)構(gòu)的影響，但是基于現(xiàn)實(shí)情況的分析，環(huán)境因素通常不受重視且忽于考慮，進(jìn)而對工程結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響，致使建筑物因結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而降低其安全性。

2土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

2.1實(shí)現(xiàn)構(gòu)建選型的優(yōu)化設(shè)計(jì)

通常在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要想更好的保證建筑工程的質(zhì)量，就要深入了解不同建筑構(gòu)件特征，通過綜合考量建筑工程施工的標(biāo)準(zhǔn)、要求和環(huán)境特征等各項(xiàng)因素之后，選擇一個最佳的建筑構(gòu)件類型。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要考慮到建筑工程施工質(zhì)量要求，不斷優(yōu)化建筑構(gòu)件選型，認(rèn)識到各構(gòu)件之間的聯(lián)系，準(zhǔn)確判斷不同構(gòu)件之間的關(guān)系，并以此為依據(jù)，建設(shè)相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)單元。之后，對于各個不同的單元組設(shè)計(jì)，可以結(jié)合建筑工程施工的實(shí)際情況和要求，選擇重疊組合或者交叉組合的方式。另外在土木工程建筑布局設(shè)計(jì)中，要結(jié)合整個工程的特性和實(shí)際需要，進(jìn)行科學(xué)布局，并考量工程建設(shè)的實(shí)際情況，對相應(yīng)的支撐系統(tǒng)、基礎(chǔ)系統(tǒng)等各個方面，進(jìn)行合理布局設(shè)計(jì)。同時還要仔細(xì)分析建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以此更好的保障土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理性。

2.2優(yōu)化建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可以說，在實(shí)際的土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，主要就是對建筑空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此這就要不斷優(yōu)化建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣才能夠更好的保證建筑工程施工的質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要注重明確建筑工程內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)空間的作用，在此基礎(chǔ)上，融合三維立體設(shè)計(jì)理念，這樣才能夠保障土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科。另外，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，本身對于各個不同的結(jié)構(gòu)，都有不同的剛度要求，那么，這就要結(jié)合不同結(jié)構(gòu)的要求，保證不同結(jié)構(gòu)的剛度能夠符合相關(guān)要求。同時在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，還要結(jié)合其對于不同區(qū)域變形和受力的要求，不僅要從建筑構(gòu)建的實(shí)際受力狀態(tài)進(jìn)行分析，還要堅(jiān)持從整個建筑工程出發(fā)，對建筑結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行科學(xué)分析，以及時優(yōu)化、調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

2.3將框支梁支合理放在剪力墻上，提高建筑物的穩(wěn)定性

設(shè)計(jì)人員為了更好地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要認(rèn)真做好工程地基的丈量和測繪工作，聯(lián)系實(shí)際情況，利用好管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助施工等兩大新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，將建筑施工系統(tǒng)與管理的體制機(jī)制進(jìn)行最佳的完善，這樣才能結(jié)合所有的技術(shù)支持，把握好剪力墻的承載性質(zhì)和力量，完美的設(shè)計(jì)出安全可靠的剪力墻。在土木工程建筑的設(shè)計(jì)過程中，要把工程建筑中需要的框支梁支的重心放在剪力墻的底部，要了解剪力墻的厚度和支梁的具體情況，才能夠設(shè)計(jì)出合理的暗柱，在根據(jù)具體的鋼筋配置情況，把握剪力墻、框支梁支的承受能力，才能確保建筑的穩(wěn)定和安全等，有效起到抗震作用。

2.4再設(shè)計(jì)過程中重視建筑的維修和養(yǎng)護(hù)

在進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要將維修和養(yǎng)護(hù)考慮到其中，方便今后的建筑物保養(yǎng)，一旦部分墻體或者局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，維護(hù)團(tuán)隊(duì)能夠方便操作，土木工程建筑在使用之前是很難發(fā)現(xiàn)問題的，因此在設(shè)計(jì)的過程中要加大對圖紙的審查，確保建筑的耐久性。其次要對施工構(gòu)件截面進(jìn)行嚴(yán)格的要求，嚴(yán)格控制柱、梁、板的尺寸，可以對施工情況進(jìn)行預(yù)估，計(jì)算出主梁的承受能力，并選取適當(dāng)?shù)牧喊遄鳛闃?biāo)桿，從而規(guī)范施工結(jié)構(gòu)，使其嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意圖來進(jìn)行，這樣能夠從根本上提升建筑物的穩(wěn)定性。

2.5從設(shè)計(jì)觀念入手，時刻保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性

土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性的片面管理、可靠度的偏重管理、耐久性的部分管理都反映出了土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中整體觀念的缺失，由于這一疏忽而加劇的安全隱患較為突出。為此，在土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)時刻將整體性置于首要位置，力求細(xì)致分析所有的工程細(xì)節(jié)，從而避免“蝴蝶效應(yīng)”的出現(xiàn)。此外，在土木工程當(dāng)中，施工人員的綜合素質(zhì)仍相對有限，過于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙并不利于這類人群理解參照，由于讀圖出入而導(dǎo)致的施工問題時有發(fā)生?？紤]到這一因素，在工程設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)參照施工方的執(zhí)行力進(jìn)行設(shè)計(jì)。簡言之，設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證施工方案高度可行。為此，設(shè)計(jì)方應(yīng)盡量將設(shè)計(jì)圖紙簡化，從而有效避免因讀圖錯誤而引發(fā)的施工問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完結(jié)后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)再三嚴(yán)加審核，力求在在圖紙未出臺階段就確保圖紙的精確性。

2.6框架梁的內(nèi)力組合

一般情況下，多采用梁端和跨中的方式來控制梁體承載力的設(shè)計(jì)截面。當(dāng)考慮地震作用組合時，截面控制除需利用梁端負(fù)彎矩與剪力進(jìn)行設(shè)計(jì)外，同時還需對梁端的正彎矩進(jìn)行組合。例如對于正在使用的工程結(jié)構(gòu)，其極有可能遭受不同可變荷載的同時作用，此時為了減少結(jié)構(gòu)的不利效應(yīng)，對可變荷載效應(yīng)組合可取值1.2，永久荷載效應(yīng)組合可取值1.35；而當(dāng)作用效應(yīng)對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利時，效應(yīng)取值則可為1.0，滑移、漂移、與傾覆等取值為0.9。

結(jié)束語

總之，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的任務(wù)，其過程只有依據(jù)規(guī)范實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，方能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)使用性能與使用壽命的多元化發(fā)展方向。

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作者簡介：

劉朋，男，漢族，出生于1984年2月28日，河北省定州人，專科學(xué)歷，從事土木工程方面的工作。