土建結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及針對性措施研究

【摘要】從土建結(jié)構(gòu)使用反饋的情況分析，設(shè)計環(huán)節(jié)的材料選擇不合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計不科學(xué)等，均會留下隱患和問題，影響土建結(jié)構(gòu)的使用效果?，F(xiàn)根據(jù)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐，總結(jié)設(shè)計常見問題，提出相應(yīng)的改進措施，共享給相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】土建結(jié)構(gòu);設(shè)計問題;針對性優(yōu)化

現(xiàn)階段，土建工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，同時對結(jié)構(gòu)的性能要求較高，如何優(yōu)化設(shè)計提高工程的質(zhì)量水平，成為研究的重點課題。通過設(shè)計環(huán)節(jié)的嚴格把控，提出高質(zhì)量的設(shè)計方案，為結(jié)構(gòu)施工作業(yè)質(zhì)量把關(guān)，減少結(jié)構(gòu)性能問題的發(fā)生，確保工程的質(zhì)量。

1、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題

設(shè)計環(huán)節(jié)常見的問題如下：1）材料選擇不合理。結(jié)構(gòu)的形成質(zhì)量，同材料直接相關(guān)。結(jié)構(gòu)設(shè)計標準不同，選擇的材料也差異。若材料質(zhì)量不達標，則會影響結(jié)構(gòu)性能。影響材料質(zhì)量與性能的因素較多，比如溫度等，設(shè)計人員未綜合分析把握，很容易引發(fā)建筑質(zhì)量問題，例如裂縫。2）結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。土建結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐，不僅要考慮結(jié)構(gòu)的性能，還要結(jié)合經(jīng)濟性分析。過于追求經(jīng)濟性，未考慮使用需求，選擇不適宜的結(jié)構(gòu)，極易造成結(jié)構(gòu)不科學(xué)或者設(shè)計不達標，威脅結(jié)構(gòu)使用安全性。3）參數(shù)計算不準確。合理的偏差不會給結(jié)構(gòu)造成重大影響，若數(shù)值偏差過大，則會影響整個結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，進而影響工程建設(shè)的效果，要加以把控。

2、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計實例分析

2.1 案例概述

以某建筑工程為例，為6層住宅建筑項目。經(jīng)過現(xiàn)場勘查得知，建設(shè)現(xiàn)場的地質(zhì)條件良好，未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降問題。項目的基本情況整理如表1所示。現(xiàn)結(jié)合其結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析方案選擇的原因。

2.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

設(shè)計環(huán)節(jié)提出兩種方案，具體如表2所示。通過方案的對比分析得知，地基加固效果和保護程度沒有很大差別，均可實現(xiàn)對地基沉降變形的有效控制，但A方案的實施難度較大且成本略高，綜合分析選擇B方案。

2.3 設(shè)計的總結(jié)

此項目土木結(jié)構(gòu)的設(shè)計，考慮到保障結(jié)構(gòu)安全性以及質(zhì)量的要求，采取了以下措施：1）做好前期資料的搜集。結(jié)合地質(zhì)勘察和調(diào)查，掌握地形地貌資料以及水文氣象信息等，按照土木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和標準，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的質(zhì)量把關(guān)，保障方案的設(shè)計可以到達要求，符合項目的情況，達到安全性以及合理性要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，運用人工算法和電子計算機技術(shù)等，發(fā)揮BIM技術(shù)以及CAD軟件的優(yōu)勢，輔助設(shè)計工作的開展，動態(tài)分析與調(diào)整，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案質(zhì)量的把控。2）做好力學(xué)分析。開展土木結(jié)構(gòu)設(shè)計，要對結(jié)構(gòu)力學(xué)有著相應(yīng)的了解，進行力學(xué)分析，比如承重柱截面高度等。設(shè)計大樓板，設(shè)計前要開展荷載換算，后進行配筋計算。若為開間相對比較小的建筑，設(shè)計時優(yōu)選剪力墻結(jié)構(gòu);對于高層建筑，優(yōu)選筒體結(jié)構(gòu)，強化結(jié)構(gòu)抗水平荷載的性能。圖1為設(shè)計技術(shù)。

3、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化策略

3.1 把關(guān)材料的選擇

優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量，保障土建結(jié)構(gòu)的性能達標，要把關(guān)材料的選擇環(huán)節(jié)。作業(yè)中根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和要求，結(jié)合材料的特點，做好全面分析，切實發(fā)揮材料的價值與作用，選擇匹配度較高的材料，把關(guān)土建結(jié)構(gòu)性能。例如，選擇混凝土材料，圍繞強度性能開展分析，模擬其后期使用的效果，通過對比分析，優(yōu)選高質(zhì)量水平的材料，減少材料因素給結(jié)構(gòu)性能的影響[1]。

3.2 采用先進的設(shè)計工具

著眼于土建結(jié)構(gòu)設(shè)計前沿，很多工程積極推廣利用BIM技術(shù)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計，聯(lián)合各類模擬分析軟件，通過模擬結(jié)構(gòu)使用的風(fēng)環(huán)境、荷載條件等，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案開展分析，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，把握建筑結(jié)構(gòu)的性能，為工程運行提供支持。BIM技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)同類型土建結(jié)構(gòu)設(shè)計資料，結(jié)合本工程的數(shù)據(jù)信息，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，經(jīng)過軟件模擬分析和計算，提出質(zhì)量水平相對較高的方案。最為重要的是，利用BIM軟件，能夠直接轉(zhuǎn)換CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)，通過協(xié)同設(shè)計，做好整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，把關(guān)工程的質(zhì)量。以荷載計算為例，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中此部分為關(guān)鍵，如何提高荷載計算結(jié)果精準性是研究的重點，實踐中設(shè)計人員積極探索有效的設(shè)計手段，來規(guī)避荷載計算對設(shè)計方案質(zhì)量的影響。隨著BIM技術(shù)的引入和應(yīng)用，形成了三維立體設(shè)計模式，發(fā)揮軟件的計算功能，輔助荷載計算，促使計算結(jié)果的準確性以及全面性得到提高，被積極推廣應(yīng)用。

3.3 合理設(shè)計伸縮縫

土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常涉及到伸縮縫的布置。為切實發(fā)揮伸縮縫的價值與作用，要結(jié)合土建結(jié)構(gòu)的特點，開展全面分析與討論，明確結(jié)構(gòu)的施工要求和整體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計，布置適宜的伸縮縫。布置的位置是設(shè)計關(guān)鍵，既需要保障伸縮縫的質(zhì)量，還要協(xié)同整個結(jié)構(gòu)，為后續(xù)作業(yè)的質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，比如澆筑作業(yè)[2]。除此之外，對設(shè)置的間距大小，通過精準計算與分析，提出設(shè)計方案，綜合混凝土結(jié)構(gòu)膨脹特點和收縮性能分析，提出適應(yīng)性較好的布置方案。

3.4 做好保護層設(shè)計

土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中，關(guān)于保護層的設(shè)計，要高度重視厚度參數(shù)的確定和控制。設(shè)計人員要將其與混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能聯(lián)系，保證結(jié)構(gòu)的耐久性，選擇適宜的厚度大小。從后期使用角度出發(fā)，分析影響耐久性的因素，比如腐蝕等，通過前期全面細致勘察與測量，掌握結(jié)構(gòu)使用環(huán)境的特點，根據(jù)水侵蝕程度，進行保護層的設(shè)計，把關(guān)厚度大小，確保防護性能達標，以免結(jié)構(gòu)長期處于浸泡環(huán)境下，性能逐漸弱化，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問題[3]。通過協(xié)同設(shè)計，綜合分析各類因素，實現(xiàn)對工程質(zhì)量的嚴格把控。

3.5 提高設(shè)計人員的素質(zhì)水平

隨著土建結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不斷提高，以及設(shè)計技術(shù)優(yōu)化，對設(shè)計人員的業(yè)務(wù)能力，有著更高的要求。對土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，要加大業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng)和培訓(xùn)，使其能夠掌握現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)和軟件等的運用，掌握更多的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，提升專業(yè)度，把關(guān)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的質(zhì)量。對設(shè)計的方案，做好對比分析和優(yōu)化，以免留下隱患和問題，影響土建結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。需要注意的是，優(yōu)化土建結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，要注重前期勘察與協(xié)同設(shè)計，發(fā)揮不同專業(yè)人員力量，實現(xiàn)對土建結(jié)構(gòu)多方面的把控，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性[4]。

結(jié)語：

綜上所述，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量把控，關(guān)系著工程建設(shè)的質(zhì)量與效益，為控制重點。文中結(jié)合實踐，總結(jié)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施，具體如下：把關(guān)材料的選擇;采用先進的設(shè)計工具;合理設(shè)計伸縮縫;做好保護層設(shè)計等，為相關(guān)人員提供借鑒。

參考文獻：

[1]韓旭.淺析高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在土建工程中的應(yīng)用[J].居業(yè)，2019（12）：100+107.

[2]潘雪松.優(yōu)化技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（11）：189+191.

[3]鄭琛，鄭健睿，強京.變電站土建設(shè)計中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性[J].建材與裝飾，2019（33）：237-238.

[4]潘德濤.淺析油田土建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個常見問題[J].化工管理，2019（33）：207-208.

作者簡介：

周勝武（1966-），男，漢，湖南湘潭，本科，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，主要從事土建結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。