基于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化分析

王春蕾 丁金紅

山東省方圓經(jīng)緯設(shè)計集團有限公司 山東濰坊 261000

隨著土木工程項目建設(shè)數(shù)量不斷提升，當(dāng)前相關(guān)部門及廣大群眾對土木工程施工安全性關(guān)注度較高。土木工程是我國基建工程中的一個重要組成部分，其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量不僅關(guān)乎使用者的人身安全，有些甚至關(guān)系到社會秩序的正常運行。在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，應(yīng)該充分考慮結(jié)構(gòu)抗震性能、耐久性、設(shè)計細(xì)節(jié)等多方面的問題，通過將設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)場實際相結(jié)合，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，促進土木工程行業(yè)的良性發(fā)展。

1 對土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計進行優(yōu)化的意義

在工程設(shè)計中有效應(yīng)用相關(guān)的優(yōu)化措施可以保證整個建筑的質(zhì)量，并減少企業(yè)對建筑的投資，最大化經(jīng)濟效益。近一些年來采用的優(yōu)化措施與過去的方法相比，在思想上發(fā)生了更大的變化，而且在降低設(shè)計成本方面更有效。優(yōu)化措施的合理應(yīng)用能更好地選擇建筑材料，協(xié)調(diào)不同建筑目標(biāo)之間的內(nèi)部關(guān)系，保證建筑質(zhì)量和安全，保障人們的生命財產(chǎn)安全。近年來在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展下，建筑的增長和數(shù)量也正在穩(wěn)步上升，對建筑的標(biāo)準(zhǔn)也越來越高。因此，在固定面積建筑項目中合理使用優(yōu)化措施，不僅能提供更科學(xué)的項目來建造土木，確保建筑特性滿足人們的需求，還能提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益，降低建設(shè)成本[1]。

2 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

2.1 不良的結(jié)構(gòu)抗震性能

土木工程建筑的三大基本要求是安全性、適用性、耐久性，可見結(jié)構(gòu)的安全性是建筑的首要問題，一般安全性反應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中分為三個方面，一是建筑在正常使用中能承受自重和附加恒活荷載附加風(fēng)荷載，二是建筑在地震發(fā)生時不僅能承受自重和附加恒活荷載附加風(fēng)荷載（60m以上建筑考慮風(fēng)荷載組合）還要承擔(dān)地震作用在建筑中產(chǎn)生的慣性力，三是在具有人防功能的建筑中能承受附加人防荷載的安全。

2.2 缺乏良好的工程耐久性

建筑的耐久性在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求中已經(jīng)明確規(guī)定，良好的耐久性是建筑安全性的保證，是建筑在合理的使用年限內(nèi)完成既定目標(biāo)的前提。但是我國的土木工程建筑施工周期往往較長且工程量大，在工程建設(shè)過程中更容易受到外界眾多因素的影響，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的耐久性降低，影響其使用壽命，甚至發(fā)生安全事故。另一方面，建筑結(jié)構(gòu)耐久性不高也會導(dǎo)致建筑的維護成本增加，為了確保建筑正常使用，后期需要耗費大量的人力物力進行維護和保養(yǎng)，降低企業(yè)的總體經(jīng)濟效益。導(dǎo)致這一問題的根本原因一方面是我們設(shè)計人員的水平參差不齊，一方面是施工方?jīng)]有引起足夠的重視，且監(jiān)理單位現(xiàn)場把控不嚴(yán)[2]。

2.3 設(shè)計細(xì)節(jié)方面不夠重視

設(shè)計細(xì)節(jié)處理是土木工程的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)如果處理不好，不僅會增加工程的建設(shè)時間，增多建設(shè)成本，甚至影響建筑的安全性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些細(xì)節(jié)往往隱藏較深且貫穿工程建設(shè)過程中的各方面。例如在地下車庫的設(shè)計中結(jié)構(gòu)梁高、風(fēng)管、電纜橋架、噴淋共同影響最終凈高但有些設(shè)計人員認(rèn)為是簡單的層高相應(yīng)遞減上述因素的關(guān)系，造成土方開挖量大，降水費用高，混凝土、回填土用量增大，防水費用提高等等。

3 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題的解決策略

3.1 增強設(shè)計人員的抗震概念設(shè)計

設(shè)計師不僅要保證每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，更要從建筑結(jié)構(gòu)的整體出發(fā)把握結(jié)構(gòu)的規(guī)則性設(shè)計理念，相關(guān)規(guī)范中的平面規(guī)則性指標(biāo)，立面規(guī)則性指標(biāo)已為設(shè)計提供基本依據(jù)，盡量將結(jié)構(gòu)體型控制在規(guī)則和一般不規(guī)則范圍內(nèi)，特別不規(guī)則的建筑需要做抗震超限審查，設(shè)計、施工周期長不利于業(yè)主資金的周轉(zhuǎn)且施工難度大，嚴(yán)重不規(guī)則的建筑嚴(yán)禁采用。重視結(jié)構(gòu)設(shè)計中的七個重要比值：軸壓比、周期比、剪重比、剛重比、層剛度比、層間受剪承載力比、位移比（層間位移比）。并在構(gòu)件層次設(shè)計中重視強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強柱根等，牢固樹立抗震二道防線的意識。明確國標(biāo)圖集或手冊的試用范圍，并在施工全過程中配合現(xiàn)場做好圖紙會審、設(shè)計交底、會議紀(jì)要、設(shè)計變更等工作[3]。

3.2 增加結(jié)構(gòu)的耐久性

耐久性分為自耐久和防護耐久。自耐久反映在組成混凝土的各個材料中，首先根據(jù)外部環(huán)境確定混凝土的抗?jié)B、抗凍、防腐蝕等參數(shù)，然后選擇合理的水泥品種、水灰比、砂石量和外加劑，并根據(jù)外部環(huán)境確定鋼筋的保護層，這些構(gòu)成構(gòu)件的自耐久。防護耐久是在構(gòu)件表面選擇合適的附加保護層使構(gòu)件與外部環(huán)境隔離從而增加自身耐久性。一般為保證構(gòu)件的耐久性設(shè)計中二者兼用[4]。

3.3 優(yōu)化工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作

在設(shè)計工作中，設(shè)計人員要明確設(shè)計原則，對項目進行全方位分析，整合施工中存在的較多安全問題與設(shè)計偏差，然后制定明確的應(yīng)對措施進行控制。在圖紙設(shè)計過程中，設(shè)計技術(shù)人員要對建筑工程項目適用性進行分析，提升設(shè)計價值。在設(shè)計中要保障結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)性能有效提升，對施工中可利用的設(shè)計資源進行整合，提升結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)性。設(shè)計人員做好各項設(shè)計工作時，要對設(shè)計圖紙進行優(yōu)化，控制圖紙設(shè)計中的細(xì)節(jié)問題，提高圖紙設(shè)計應(yīng)用價值[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要明確總體設(shè)計概念，理清設(shè)計思路，了解其它專業(yè)知識，不斷加強自身設(shè)計能力建設(shè)的同時，不斷在實踐中豐富工程經(jīng)驗，做到把握抗震性能，確保設(shè)計質(zhì)量、鉆研設(shè)計細(xì)節(jié)。