土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題分析

朱悅 趙繁星

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)條件的改善，建筑行業(yè)也有了較大發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作對(duì)于項(xiàng)目工程的整體性具有重要意義，可以更好地保證建筑工程后期的使用性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土建工程中重要的組成部分，主要包括建筑風(fēng)格設(shè)計(jì)以及建筑戶型結(jié)構(gòu)、功能性等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)這些內(nèi)容的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合建筑的功能性和審美性要求，這樣不僅可以使建筑外觀具有美感，還能增強(qiáng)客戶的體驗(yàn)。本文主要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，分析土木工程建筑設(shè)計(jì)中存在的問題，并有針對(duì)性地提出完善措施，以期對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展有所裨益。

關(guān)鍵詞 土木工程 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 承重柱設(shè)計(jì) 造價(jià)控制 沉降計(jì)算

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）05-0100-03

當(dāng)前土木工程建設(shè)發(fā)展迅速，建筑材料、施工工藝包括整個(gè)建筑風(fēng)格都呈多元化發(fā)展，所以土建工程建筑設(shè)計(jì)可選擇的方案很多。作為設(shè)計(jì)工作者都清楚，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定整個(gè)工程的安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性以及舒適性體驗(yàn)等關(guān)鍵性指標(biāo)，所以必須控制這一工作環(huán)節(jié)的科學(xué)性和合理性。為了不斷對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工作實(shí)踐總結(jié)問題，分析原因，積累經(jīng)驗(yàn)，提升土建工程建筑設(shè)計(jì)水平。

1 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1.1 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要有科學(xué)的理論作為支撐，在此基礎(chǔ)上開展建設(shè)工作，有效優(yōu)化工程質(zhì)量。柱體在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一過程中展現(xiàn)了較為重要的作用，它具有一定的承重性，但是就實(shí)際情形來(lái)看，其承重面積受限情況嚴(yán)重?；谶@一情況，土木工程建筑施工時(shí)，需要通過多種方式保證安全性不受影響。

1.2 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

1.2.1 安全性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也有了很大提高，人們對(duì)住宅建筑有了更高的要求。在土建工程施工中，安全性是最基本的要求。從建筑用戶的角度來(lái)分析，土建工程質(zhì)量會(huì)影響建筑單位的聲譽(yù)，土建工程的安全性會(huì)直接影響建筑的使用壽命，如果在施工中土建工程的安全性得不到保障，就會(huì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。為了提高土建工程的安全性，建筑單位應(yīng)該提高現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全工作意識(shí)，防止因施工人員施工上的失誤而引發(fā)安全事故。同時(shí)，相關(guān)建筑單位還可以建立相應(yīng)的安全管理制度來(lái)保證土建工程的安全性。

1.2.2 環(huán)保性

目前，在建筑工程中，人們不僅對(duì)建筑質(zhì)量有了更高的要求，還對(duì)建筑施工中的環(huán)保方面提出了更高的要求。我國(guó)一直提倡可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，這便要求土建工程也應(yīng)該重視施工的環(huán)保性。在土建工程的施工中，建筑單位應(yīng)在施工材料方面進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，同時(shí)還可以對(duì)土建工程中的細(xì)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以充分體現(xiàn)施工的環(huán)保性。

1.2.3 功能性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，對(duì)于居住的要求也越來(lái)越高，因此，建筑的功能性越來(lái)越受到人們的關(guān)注。土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了需要遵循安全性和環(huán)保性之外，還需要重視其功能性。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合建筑本身的用途進(jìn)行合理分析與設(shè)計(jì)，進(jìn)而使建筑具有較強(qiáng)的功能性，滿足人們生活和工作學(xué)習(xí)的需求。

1.3 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.3.1 以人為本

在土建工程施工中，建筑單位應(yīng)該結(jié)合人民群眾的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)土建結(jié)構(gòu)的要求更偏向于生態(tài)化的方向，他們希望可以接觸更多的自然環(huán)境，因此在土建工程的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視生態(tài)環(huán)保理念，旨在促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該保證土建工程周圍的自然環(huán)境與建筑中的環(huán)境相協(xié)調(diào)，不應(yīng)出現(xiàn)較大的違和感，努力營(yíng)造出人與自然和諧相處的氛圍。

1.3.2 選擇方案

土建工程施工應(yīng)該嚴(yán)格按照施工要求來(lái)進(jìn)行，其中，施工整體設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量直接決定了整個(gè)土建工程的施工質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面產(chǎn)生很大的影響。因此，在選擇方案的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從整體考慮，本著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來(lái)正確選擇施工方案。另外，設(shè)計(jì)人員還要從多個(gè)方面來(lái)考慮方案的科學(xué)性和合理性，例如，結(jié)合施工場(chǎng)地的地質(zhì)情況、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r等，充分考慮土建工程施工中所有的影響因素。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視地基設(shè)計(jì)，并且考慮地基變形問題，及時(shí)采取相應(yīng)的措施來(lái)保證地基的牢固性[1]。

2 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 土木工程安全性問題

從實(shí)際情況分析，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在一些問題，其可行性不太理想，設(shè)計(jì)沒有辦法真正投入到使用之中。同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在設(shè)計(jì)不牢靠的問題，這使得工程的安全性變成了一紙空談，要保證土木工程的安全性，則需要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，大力保障施工質(zhì)量。但是目前我國(guó)的設(shè)計(jì)實(shí)力比較弱，施工人員在具體工作中也無(wú)法完全落實(shí)施工計(jì)劃，因而施工質(zhì)量的優(yōu)化仍是一大難題。

2.2 承重柱設(shè)計(jì)不合理

承重柱在結(jié)構(gòu)中承擔(dān)梁和板傳遞的荷載，并把荷載傳遞到基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中如果承重柱的截面積不夠，或者設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠，就無(wú)法有效發(fā)揮抗壓抗震作用，當(dāng)遇到地震或荷載過重等問題時(shí)承重柱就會(huì)出現(xiàn)裂縫、沉降，造成工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。另外，建筑結(jié)構(gòu)中還有不設(shè)基礎(chǔ)的構(gòu)造柱，這是為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體性。在設(shè)計(jì)圖紙中要明確構(gòu)造柱與承重柱的設(shè)計(jì)指標(biāo)，如果混淆，結(jié)構(gòu)質(zhì)量就無(wú)法保證。

2.3 施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在問題

在建筑行業(yè)，施工質(zhì)量是人們最關(guān)注的一個(gè)話題。施工質(zhì)量會(huì)受到設(shè)計(jì)的影響，如果設(shè)計(jì)不規(guī)范，施工質(zhì)量也會(huì)隨之下降。在施工階段，設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題會(huì)致使工期延誤，這里指的設(shè)計(jì)問題不僅是設(shè)計(jì)不合理性，還可能是遇到問題后沒能及時(shí)給出改進(jìn)方案。究其原因，還是前期的調(diào)研工作沒有做到位，從而出現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際不符。

2.4 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造價(jià)控制中的問題

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在保證工程質(zhì)量的前提下，要嚴(yán)格控制工程造價(jià)。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)不明確，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程中很多工作盲目下決定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的設(shè)計(jì)效果;另外，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化不足，導(dǎo)致整體設(shè)計(jì)工作完成后總體造價(jià)超出成本控制要求。

3 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題解決措施

3.1 提升建筑設(shè)計(jì)者質(zhì)量安全意識(shí)和設(shè)計(jì)能力

影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量、安全問題的因素多種多樣，設(shè)計(jì)工作者在實(shí)際工作中利用自己的專業(yè)能力做到細(xì)致、準(zhǔn)確的考量，并對(duì)設(shè)計(jì)問題細(xì)致分析，做出科學(xué)的、專業(yè)的判斷。因此想要解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，首先要提升設(shè)計(jì)者質(zhì)量安全意識(shí)和設(shè)計(jì)能力。作為建筑設(shè)計(jì)工作者，要保持學(xué)習(xí)的習(xí)慣，不斷地去學(xué)習(xí)新技術(shù)、新工藝，豐富自己的專業(yè)知識(shí)，并且要在工作實(shí)踐中能靈活應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新自己的設(shè)計(jì)理念;其次，設(shè)計(jì)單位要重視本單位工作人員的教育培訓(xùn)，為職工創(chuàng)造更多學(xué)習(xí)進(jìn)修的機(jī)會(huì)。比如組織設(shè)計(jì)人員到國(guó)外或者更高一級(jí)學(xué)府進(jìn)行研修，拓寬視野;最后，要加強(qiáng)對(duì)涉及人員思想道德、安全意識(shí)的培養(yǎng)，使他們不斷提升職業(yè)道德，在工作中把質(zhì)量、安全問題放在首位[2]。

3.2 構(gòu)造柱與承受柱方面

具體到構(gòu)造柱與承重柱方面的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需對(duì)這兩個(gè)部分的結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)知，并明確這兩方面的實(shí)際承載情況。其中，承重柱的作用非常重要，不論是在平層還是低層建筑結(jié)構(gòu)中都很重要?；诖?，設(shè)計(jì)人員需將承重柱的承載原理明確，優(yōu)先設(shè)計(jì)承重柱。在構(gòu)造柱與承受柱方面的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)階段的建筑設(shè)計(jì)人員通常會(huì)對(duì)構(gòu)造柱作為第二承受柱，這會(huì)對(duì)構(gòu)造柱的整體承載情況產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而影響到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。若構(gòu)造柱承受了額外的承載力，則會(huì)造成構(gòu)造柱受力不均，進(jìn)而造成構(gòu)造柱的約束力較低，在這種情況下，若建筑出現(xiàn)震動(dòng)，那么構(gòu)造柱則無(wú)法承擔(dān)震動(dòng)帶來(lái)的沖擊力，使得土建工程發(fā)生崩壞。其次，構(gòu)造柱部分處于地圈梁之中，若沒有設(shè)置其他的輔助承載機(jī)制，那么構(gòu)造柱的底部構(gòu)件無(wú)法發(fā)揮力學(xué)中的抗剪切功能以及抗彎功能，若出現(xiàn)地質(zhì)情況的問題，墻體則會(huì)由于穩(wěn)定性而形成破裂，使得裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。還有，承重柱的截面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)有效高度缺失問題，若有效高度不足，那么承重柱的截面高度則無(wú)法提高。針對(duì)此情況，部分設(shè)計(jì)人員會(huì)相應(yīng)地削減截面高度，但這種方式?jīng)]有考慮到梁柱的剛性作用和效果，無(wú)法達(dá)到土建工程的基本抗震效果。

3.3 完善我國(guó)的建筑規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī)

目前我國(guó)的土木建筑行業(yè)發(fā)展迅速，工藝、材料、技術(shù)更替速度也快，土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范還需要結(jié)合行業(yè)發(fā)展不斷優(yōu)化調(diào)整。設(shè)計(jì)工作講究有據(jù)可依，有章可循，應(yīng)該及時(shí)總結(jié)吸收國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不斷優(yōu)化完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提升我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。另外，工程結(jié)構(gòu)問題無(wú)小事，為了加強(qiáng)對(duì)建筑市場(chǎng)的質(zhì)量控制，必須要在法律層面確立明確的法律規(guī)章制度。有了法律約束，就能提升設(shè)計(jì)者的崗位責(zé)任意識(shí)，為自己的工作成果負(fù)責(zé)，不會(huì)為了短期利益，盲目地為了完成任務(wù)而隨意設(shè)計(jì)。

3.4 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟

3.4.1 選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)與變量

在房屋建筑工程設(shè)計(jì)的過程中，土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要采用更加有效的方式，充分考慮其中的各項(xiàng)參數(shù)與變量，對(duì)參數(shù)與變量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一些參數(shù)與變量對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體影響不大，卻對(duì)建筑局部結(jié)構(gòu)影響較大或很大[3]。在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員需要對(duì)參數(shù)與變量有充分的考慮，從而更好地減少工作量，提高建筑工程的施工效率。

3.4.2 確定目標(biāo)函數(shù)

在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，需要首先確定與目標(biāo)相符合的建筑函數(shù)，通過建筑函數(shù)來(lái)進(jìn)行失效概率等情況的計(jì)算，從中選擇有效的計(jì)算方式，使工程造價(jià)工作能夠更好地完成。

3.4.3 確定約束條件

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化需要通過有效的約束條件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和牢固性的把握，進(jìn)而采取更加有效的方式對(duì)土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。要充分考慮所有約束條件的變化對(duì)土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響，確保房建筑結(jié)構(gòu)處于最佳狀態(tài)。在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，房屋建筑所有的約束條件都需要通過有效的方式來(lái)進(jìn)行落實(shí)，確保土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與約束條件相吻合，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)方案的落實(shí)。

3.5 科學(xué)計(jì)算梁、板跨度

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行跨度計(jì)算，并根據(jù)建筑物實(shí)際情況來(lái)做相應(yīng)調(diào)整。如果建筑物采用常規(guī)結(jié)構(gòu)，那么可按照凈跨度1∶1來(lái)進(jìn)行跨度計(jì)算;如果建筑物是寬扁梁結(jié)構(gòu)，則不可采取前種方式來(lái)計(jì)算跨度。在設(shè)計(jì)梁板結(jié)構(gòu)時(shí)，可將其看作變截面板;在設(shè)計(jì)扁梁結(jié)構(gòu)時(shí)，需要先確定梁高與板厚之間的差異，如若無(wú)太大差異，那么在計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，可直接計(jì)算梁中心，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)來(lái)合理配筋[4]。

3.6 重視箱、筏基礎(chǔ)底板跳板的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)箱、筏基礎(chǔ)底板跳板時(shí)，需要合理優(yōu)化對(duì)邊跨底板鋼筋，如果采用通長(zhǎng)布置法，則無(wú)須增加通長(zhǎng)筋，有利于減少材料浪費(fèi)和損耗。不可使用計(jì)算跳板的方式來(lái)計(jì)算建筑物窗井部位，如若建筑物有地下室，則需要靈活考慮各項(xiàng)問題。

3.7 做好沉降計(jì)算工作

在基坑開挖時(shí)，坑邊地基土不會(huì)出現(xiàn)反彈狀況，但坑中心位置的地基土?xí)茏饔昧τ绊懀霈F(xiàn)反彈情況，這種情況下可用人工方式來(lái)消除回彈部分。當(dāng)建筑基坑較小時(shí)，坑底約束力便會(huì)增大，回彈可忽略，可根據(jù)基底附加應(yīng)力來(lái)進(jìn)行沉降計(jì)算;當(dāng)建筑基坑較大時(shí)，則需要進(jìn)行箱基沉降計(jì)算，做好安全儲(chǔ)備。

3.8 做好箍筋工作

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要在其受力部位布設(shè)箍筋，尤其是在梁的受力部位，必須附加箍筋，將主梁、次梁的受力擴(kuò)散于整個(gè)梁截面內(nèi)，提高主梁抗剪強(qiáng)度，防止梁的實(shí)際受力超過其可承受范圍。通過附加箍筋的設(shè)計(jì)方式，能夠明顯提高主梁的延性，避免發(fā)生變形，次梁穩(wěn)定性也能有所提升，可滿足建筑物施工需求。

3.9 保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性和藝術(shù)性

建筑本身就是一件藝術(shù)品，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將自己的想法體現(xiàn)在建筑風(fēng)格上，從而使建筑更具有藝術(shù)性和實(shí)用性。在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把建筑的安全性放在首位，然后再考慮建筑的實(shí)用性和藝術(shù)性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該減少建筑質(zhì)量與建筑剛度之間的差異，以此來(lái)有效提高建筑物的使用壽命。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到豎向布局時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把建筑的功能性放在首位，使建筑的豎向承重構(gòu)件保持上下貫通，還可以利用轉(zhuǎn)換層來(lái)降低設(shè)計(jì)難度并控制建筑成本。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在土建工程建設(shè)中，相關(guān)項(xiàng)目管理人員應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其優(yōu)化技術(shù)方面的工作，認(rèn)真分析設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，并且明確設(shè)計(jì)原則、要點(diǎn)內(nèi)容以及優(yōu)化方向，并且從土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性和藝術(shù)性等方面來(lái)進(jìn)行合理優(yōu)化，從而保證土建工程的整體施工質(zhì)量。

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