加強土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的措施討論

李志兵 恒大地產(chǎn)集團呼和浩特有限公司

1 前言

城市化進程日新月異的高速發(fā)展，帶動了城市建筑群體量的增加、建筑設(shè)計不斷地創(chuàng)新、建筑設(shè)計的逐步優(yōu)化完善。建筑行業(yè)的復(fù)雜性、建筑的科學(xué)舒適性、建筑的安全性等需求使得土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計必須結(jié)合項目實際酌情不斷優(yōu)化。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中保障了建筑的安全性，才能保障施工的穩(wěn)定及工程的質(zhì)量。

2 土木工程結(jié)構(gòu)的安全性

土木工程結(jié)構(gòu)的安全指標問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計時首要考慮的問題之一，安全指標主要是體現(xiàn)在土木工程結(jié)構(gòu)的整體承重抗壓能力以及對外界環(huán)境的承受能力。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性是每一個結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定性、承重性、抗氧化、抗寒熱能力。

雖然我國土木工程結(jié)構(gòu)技術(shù)在各方面性能上取得了很大的突破，但是，就我國土木工程結(jié)構(gòu)各項性能數(shù)據(jù)顯示，跟世界先進的土木工程結(jié)構(gòu)技術(shù)還是存在一定的差距的。所以，當前的首要任務(wù)是在科學(xué)技術(shù)的加持下，著力提高我國土木工程結(jié)構(gòu)的安全性，制定科學(xué)合理的安全評價指標。另外，土木工程結(jié)構(gòu)的工程師和設(shè)計人員，必須保證結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的準確性，切實從實際數(shù)據(jù)出發(fā)對安全問題進行合理地評估分析。杜絕虛假信息。保證我國土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是土木工程中，設(shè)計人員通過所學(xué)理論知識結(jié)合建筑需求確立建筑物結(jié)構(gòu)的重要設(shè)計步驟。土木工程結(jié)構(gòu)就是組成建筑物的各種不同構(gòu)件，它們在建筑物中承擔著各種不同的作用，保障建筑物的穩(wěn)定性、安全性、實用性。所以，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是土木工程中最重要的一個環(huán)節(jié)，除了簡單的構(gòu)圖設(shè)計，還需要精密的數(shù)據(jù)計算，還要考慮到土木工程施工過程中的成本控制、土木工程結(jié)構(gòu)的實用性。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則要遵循結(jié)構(gòu)耐用、功能實用、美觀大方、降低造價的原則。

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計主要可分為結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計算、施工圖設(shè)計三個階段。結(jié)構(gòu)設(shè)計方案階段需要進行實地考察并結(jié)合客戶需求來確定土木工程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計方案；確定土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案后，對結(jié)構(gòu)承重、受力進行精密的數(shù)據(jù)計算，最后再確立施工圖設(shè)計。

4 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的常見問題

4.1 缺乏安全意識

土木工程施工企業(yè)安全意識的缺失將直接影響土木工程結(jié)構(gòu)的安全。雖然我國已經(jīng)出臺了一些有關(guān)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的制度，但一些企業(yè)在工程建設(shè)中仍然遵循效益第一的原則，只注重經(jīng)濟效益，沒有嚴格執(zhí)行各項制度和規(guī)范。此外，還存在擅自改造土木工程結(jié)構(gòu)、以次充好的情況，這在一定程度上也是一個問題，加劇了土木工程結(jié)構(gòu)的安全風險。另外，設(shè)計師還沒有建立起強烈的安全意識，這也是土木工程結(jié)構(gòu)缺乏安全保障的關(guān)鍵因素。設(shè)計師是結(jié)構(gòu)設(shè)計的執(zhí)行者，其專業(yè)水平和綜合素質(zhì)對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計起著舉足輕重的作用。但現(xiàn)在很多設(shè)計人員對設(shè)計工作不重視，也削弱了土木工程結(jié)構(gòu)的安全性。

4.2 圖紙設(shè)計不合理

土木工程要實現(xiàn)順利施工離不開設(shè)計圖紙科學(xué)、合理的設(shè)計。每一個環(huán)節(jié)的設(shè)計都要經(jīng)過精密準確地計算，比如在進行結(jié)構(gòu)類型選擇、抗震設(shè)計和建筑材料選擇的時候要科學(xué)運用理論知識，結(jié)合實際建筑需求進行設(shè)計。然而，一些公司建筑設(shè)計師在結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在設(shè)計不規(guī)范的現(xiàn)象發(fā)生，如平面設(shè)計圖集使用不規(guī)范，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)標識模糊，導(dǎo)致在土木工程施工的時候中出現(xiàn)混亂，甚至造成施工誤差。

4.3 土木工程結(jié)構(gòu)布局不合理

建筑業(yè)在發(fā)展過程中占用了大量的土地資源，這在繁華的城市中表現(xiàn)得更為明顯。城市房價長期處于上升趨勢，開發(fā)商致力于開發(fā)高層或超高層建筑。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一方面要深入考慮建筑的功能要求，另一方面要在滿足經(jīng)濟性原則的基礎(chǔ)上滿足建筑安全設(shè)計的要求。這樣，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作就成為這一階段的重點。設(shè)計人員應(yīng)注重結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式、結(jié)構(gòu)的平面和豎向布置、建筑的美觀和傳力路徑的合理性。但許多單位沒有把上述問題作為工程設(shè)計和施工的重點內(nèi)容，造成工程結(jié)構(gòu)布局不合理等問題，導(dǎo)致不同形式的安全事故。

4.4 設(shè)計人員的抗震設(shè)計概念不明確

抗震減災(zāi)設(shè)計是為了更好地抵御大地震中的災(zāi)害，提高抗震減災(zāi)能力，避免造成生命財產(chǎn)的嚴重損失。但是現(xiàn)在仍然有很多設(shè)計人員的建筑理念是用大量的優(yōu)質(zhì)鋼筋混凝土來抵抗地震。實踐證明，建筑材料結(jié)構(gòu)中主要鋼筋的固定不盡人意。而且，鋼筋數(shù)量的增加不僅會直接降低建筑材料的延性，還會降低土木工程結(jié)構(gòu)的整體抗震適應(yīng)性。因此，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，單純通過計算鋼筋數(shù)量來設(shè)計和分析結(jié)構(gòu)的抗震能力是不全面的。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不僅要突出需要加強的薄弱部位，還要突出不能被地震破壞的薄弱部位，以保證整個建筑主體結(jié)構(gòu)的安全。由于基礎(chǔ)構(gòu)件的嚴重破壞往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正確的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)理念才是我國抗震建筑設(shè)計真正的基本指導(dǎo)思想。

5 加強土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的措施

5.1 增強安全意識

施工企業(yè)和設(shè)計人員需要不斷增強安全意識。首先，施工企業(yè)要正確認識施工安全的重要意義。比如建筑安全存在明顯問題，將直接影響企業(yè)形象和聲譽。因此，我們必須高度重視設(shè)計工作。在設(shè)計工作中，我們可以選派專業(yè)素質(zhì)過硬、工作經(jīng)驗豐富的人員來完成工程計算工作，使計算工作既能滿足國家規(guī)定的要求，又能滿足工程的實際情況，維護工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，為結(jié)構(gòu)安全保駕護航。此外，設(shè)計人員還應(yīng)理性看待建筑安全的積極作用，更加重視土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，在實際施工中嚴格執(zhí)行設(shè)計規(guī)范和標準，切實增強土木工程結(jié)構(gòu)的安全性和合理性。

5.2 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)圖紙設(shè)計

對于土木工程而言，精確科學(xué)的結(jié)構(gòu)圖紙設(shè)計，是土木工程施工的前提，否則，土木工程結(jié)構(gòu)工程的安全性、耐久性將無從談起。所以，要求承建企業(yè)的設(shè)計人員的工作必須嚴格執(zhí)行，只有如此才能保證土木工程施工工作井然有序地開展。設(shè)計圖紙的繪制工作主要包括以下幾點。

首先，承建企業(yè)的相關(guān)設(shè)計人員必須深入了解施工單位對結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體要求，全面地搜集相關(guān)信息，并且對結(jié)構(gòu)細節(jié)進行標注，這樣才利于施工人員依照圖紙的標注來有效地開展工作。

其次，工程結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計精確性程度，直接關(guān)系著整個土木工程結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量的好壞，所以，相關(guān)設(shè)計工作的人員必須嚴格執(zhí)行建筑公司的規(guī)范標準，并且，還應(yīng)當不斷進行學(xué)習和研究，努力增強自身的工作能力和專業(yè)程度。

最后，設(shè)計工作應(yīng)該積極配合各個部門之間的工作，加強與施工人員或部門的溝通與交流。采納有效的建議，合理有效地進行圖紙設(shè)計。

5.3 適當提升建筑物抗震設(shè)計等級

如果土木工程結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計標準等級不合理，其結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計性能將大大降低。因此，為了進一步優(yōu)化和提高土木工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員通常需要制定合適的設(shè)計標準等級來提高土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，以防止土木工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重的變形、扭曲、鼓包等抗震現(xiàn)象。比如在各類高層土木工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要用計算機分析軟件進行綜合統(tǒng)計分析，根據(jù)各個工程的物理剛度，準確計算出工程結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力和位移。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)不斷遵循建筑形狀的常規(guī)設(shè)計，符合國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范，合理測量和判斷高層建筑的物理剛度，確保高層建筑的扭轉(zhuǎn)力和位移剛度在1.1～1.2之間。剪力墻和簡化連梁的要求應(yīng)符合下列要求：當連梁跨度高度比不大于2時，需要考慮配置一個十字暗柱支撐；當連梁跨度的高度比不大于1時，可以考慮交叉暗柱支撐。

地震運動的主要原因之一是該地區(qū)地殼的垂直運動，這與內(nèi)部地質(zhì)和地理結(jié)構(gòu)的運動密切相關(guān)。為了有效保證建設(shè)項目內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造的運動結(jié)構(gòu)更加合理，設(shè)計人員必須認真收集和分析具體地質(zhì)和地理調(diào)查統(tǒng)計資料，并根據(jù)具體地質(zhì)和地理環(huán)境條件，準確判斷和找出該地區(qū)地殼垂直運動的運動趨勢和特征，分析該地區(qū)的地震運動趨勢，確保區(qū)域土木工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)總體布局和該區(qū)域地震運動趨勢大致處于相對垂直的運行狀態(tài)，有效降低特大地震對區(qū)域土木工程前期工程設(shè)計的不利影響。

5.4 提升剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在考慮滿足室內(nèi)舒適性的同時，還要考慮外墻對于承重方面的影響，不能過度的追求舒適性而輕視建筑承重的極限。所以，在保證外墻尺寸合理的情況下，利用一些供暖以及制冷的方法提高建筑物的舒適性是非?？扇〉?。如：高層建筑純剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣也是允許的，剛度明顯大于剪力墻－框架結(jié)構(gòu)，在抗震性能上，要明顯地優(yōu)于框－剪結(jié)構(gòu)，但是結(jié)構(gòu)建設(shè)的成本要高于前者，若建設(shè)周期長或者是市場定位是高檔住宅小區(qū)等，優(yōu)先設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)，但是同時也應(yīng)避免大開式的剪力墻設(shè)計，墻體厚度為90mm，為增加用戶使用面積起到了作用。并且，剪力墻結(jié)構(gòu)需要適量地增加框架，在結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計上，需要圍繞剪力墻進行全方位的分析，采取包絡(luò)設(shè)計等，且結(jié)構(gòu)體系要清晰，框架柱按照EA實際情況確定數(shù)值，EI的取值要偏小等。不僅如此，軸壓比前提下，板梁混凝土的強度等級可以參考C25。

6 結(jié)束語

建筑設(shè)計對建筑的安全性具有顯著影響。土木工程結(jié)構(gòu)需承擔較大荷載，維持建筑的穩(wěn)定性和平衡性。因此，在建筑設(shè)計中，必須高度重視結(jié)構(gòu)設(shè)計，完善結(jié)構(gòu)抗震性能，注重結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，做好樓板、配筋的設(shè)計工作，以增大整體工程的安全系數(shù)，加快現(xiàn)代化城市的前進腳步。