土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則及存在問題

李亮

（晉中市建筑勘察設(shè)計院， 山西 晉中 030600）

在現(xiàn)階段土木工程項(xiàng)目建設(shè)中， 建筑結(jié)構(gòu)的重要性較為突出， 為了促使后續(xù)土木工程項(xiàng)目得以優(yōu)化運(yùn)用， 需要確保建筑結(jié)構(gòu)體系較為穩(wěn)定可靠， 這也就需要從前期土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)著手，保障相應(yīng)設(shè)計方案較為合理可行。 雖然現(xiàn)階段土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平不斷提升， 但是因?yàn)橥聊窘ㄖこ探Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性同樣也更高， 在設(shè)計處理中也就容易出現(xiàn)一些偏差問題， 影響著后續(xù)土木建筑工程結(jié)構(gòu)處理效果， 應(yīng)該引起相關(guān)設(shè)計人員高度重視，以便切實(shí)解決各類問題， 相關(guān)研究極為必要。

1 土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1 安全性原則

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該首先遵循安全性原則， 要求確保相應(yīng)土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系較為安全可靠， 對于后續(xù)長期應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的各類事故問題予以防控。 基于這種土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性原則的踐行來看， 設(shè)計人員應(yīng)該注重從多個角度進(jìn)行綜合把關(guān)， 嚴(yán)禁在任何方面出現(xiàn)疏忽大意心態(tài)， 尤其是對于各個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計規(guī)范的執(zhí)行， 更是需要確保落實(shí)到位。 比如對于相應(yīng)土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震性能， 就需要設(shè)計人員進(jìn)行綜合全面分析， 盡可能提升土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系的抗震以及隔振效果， 確保土木建筑工程得以安全可靠運(yùn)用[1]。

1.2 實(shí)用性原則

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注于實(shí)用性要求， 以便促使相應(yīng)土木建筑工程可以在后續(xù)發(fā)揮出自身應(yīng)有的作用價值， 避免影響到建筑物使用活動的正常開展。 對于土木建筑工程項(xiàng)目的后續(xù)長期應(yīng)用而言， 如果前期結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理， 則必然會影響到各個空間應(yīng)用價值， 在出現(xiàn)空間資源浪費(fèi)問題的同時， 也會干擾項(xiàng)目應(yīng)用功能， 致使其實(shí)用性受到制約。 因此， 土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該以實(shí)用性為著眼點(diǎn)， 確保設(shè)計方案能夠從土木建筑工程的功能價值呈現(xiàn)入手， 促使相應(yīng)設(shè)計方案能夠在優(yōu)化指導(dǎo)后續(xù)結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的基礎(chǔ)上， 保障后續(xù)項(xiàng)目充分運(yùn)用。 比如在土木建筑工程中應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)就是比較常見的方式， 設(shè)計人員可以結(jié)合實(shí)際狀況進(jìn)行最優(yōu)處理， 以此增強(qiáng)土木建筑工程的實(shí)用價值。

1.3 經(jīng)濟(jì)性原則

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要考慮經(jīng)濟(jì)層面相關(guān)指標(biāo)， 促使相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案具備理想的經(jīng)濟(jì)效益， 避免因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計方面的偏差問題， 造成土木建筑工程項(xiàng)目出現(xiàn)造價超預(yù)算風(fēng)險。 基于此， 設(shè)計人員應(yīng)該在土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中體現(xiàn)節(jié)約意識，要求在保障土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系安全性以及實(shí)用性的同時， 盡量壓縮成本。 當(dāng)然， 現(xiàn)階段很多項(xiàng)目也積極開展限額設(shè)計， 更可以實(shí)現(xiàn)對于土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化控制， 在經(jīng)濟(jì)層面的把關(guān)效果較為突出， 值得推廣運(yùn)用[2]。

1.4 可行性原則

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)該考慮到后續(xù)施工建設(shè)環(huán)節(jié)， 要求促使相應(yīng)土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案具備理想的可行性， 能夠充分發(fā)揮出自身應(yīng)有的指導(dǎo)作用。 這也就需要盡量避免在土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)和現(xiàn)場不協(xié)調(diào)問題， 以此規(guī)避可能出現(xiàn)的工程變更現(xiàn)象， 對于后續(xù)各個結(jié)構(gòu)組成部分予以精細(xì)化指導(dǎo)。 比如針對土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中所有材料的選用就需要予以兼顧， 以此促使相應(yīng)土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更具施工可行性和指導(dǎo)價值， 避免因?yàn)椴牧戏矫娴暮鲆暎?影響到土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計成效。

2 土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題分析

2.1 環(huán)境因素考慮不充分

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題首先表現(xiàn)在考慮不全面上， 尤其是對于現(xiàn)場環(huán)境因素的考慮，因?yàn)榇嬖谥恍┹^為明顯的欠缺問題， 必然也就難以促使相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案較為合理可行。 在當(dāng)前土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展中， 一些設(shè)計人員存在著明顯的錯誤觀念， 認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展只需要遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范即可， 即使考慮項(xiàng)目實(shí)際狀況， 也往往是關(guān)注于項(xiàng)目后續(xù)使用要求， 缺乏對于現(xiàn)場環(huán)境因素的思考， 進(jìn)而導(dǎo)致土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏較強(qiáng)的可行性。 此外， 因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)境因素對于土木建筑工程結(jié)構(gòu)的影響是多方面的， 涉及到的因素相對較多， 比如土壤狀況、 溫度、 濕度以及地下水等， 都會對于土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生影響， 需要設(shè)計人員進(jìn)行綜合考慮， 而任何一方面考慮不到位， 存在較為明顯的遺漏， 都會影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計效果， 成為當(dāng)前不容忽視的問題[3]。

2.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題還表現(xiàn)在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面， 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為整個項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體系中至關(guān)重要的組成部分， 一旦在設(shè)計處理中存在明顯偏差問題， 導(dǎo)致相應(yīng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力不足， 或者是均勻性欠佳， 必然也就會導(dǎo)致相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性以及安全性受到影響。 具體到土木建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 存在的問題除了受到上述環(huán)境因素考慮不當(dāng)帶來的影響外， 往往還和設(shè)計人員缺乏對于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)常用方式的了解有關(guān)， 因?yàn)闆]有能夠密切結(jié)合現(xiàn)場地基狀況進(jìn)行針對性處理， 在相應(yīng)設(shè)計方案的選用中存在著較為明顯的不匹配問題， 則必然也就會影響到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性， 尤其是在相應(yīng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力把控方面， 很可能出現(xiàn)嚴(yán)重偏差問題， 應(yīng)該引起設(shè)計人員高度重視。

2.3 結(jié)構(gòu)方案選擇不當(dāng)

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題還表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)方案選擇上， 對整個土木建筑工程項(xiàng)目至關(guān)重要，且設(shè)計難度相對較大的任務(wù)， 直接決定著后續(xù)土木建筑工程項(xiàng)目的應(yīng)用價值。 在相應(yīng)結(jié)構(gòu)方案選擇中，設(shè)計人員往往需要綜合考慮多個方面的要求， 確保設(shè)計工作不僅僅要保障相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性以及安全性， 還需要考慮到項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益以及后續(xù)實(shí)用價值， 進(jìn)而對設(shè)計人員提出較大挑戰(zhàn)， 極容易因?yàn)榭紤]不夠全面而出現(xiàn)設(shè)計問題。 比如對于當(dāng)前土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中比較常用的框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的選擇， 因?yàn)樵O(shè)計人員沒有能夠具體針對相應(yīng)土木建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析， 缺乏對于項(xiàng)目功能價值方面的分析， 也沒有能夠具體明確不同空間的布置狀況， 進(jìn)而也就會致使相應(yīng)結(jié)構(gòu)方案的選擇設(shè)計不夠合理， 極容易出現(xiàn)設(shè)計偏差問題。 當(dāng)然，土木建筑工程結(jié)構(gòu)方案選擇不當(dāng)問題不僅僅表現(xiàn)在主體結(jié)構(gòu)型式的選用上， 往往還表現(xiàn)在一些具體內(nèi)容上， 比如對于土木建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋率，因?yàn)槿狈?zhǔn)確設(shè)定， 也會影響到相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用效果[4]。

2.4 抗震設(shè)計不準(zhǔn)確

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題還表現(xiàn)在抗震性能方面， 因?yàn)橄鄳?yīng)結(jié)構(gòu)體系的抗震性能得不到保障， 必然也就會影響到土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用價值， 很可能在地震影響或者是其他外部作用力下， 出現(xiàn)嚴(yán)重變形或者是坍塌風(fēng)險。 具體到土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的抗震性能不足現(xiàn)象進(jìn)行分析， 首先表現(xiàn)在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計上， 因?yàn)橄鄳?yīng)主體結(jié)構(gòu)中各個構(gòu)件的設(shè)計運(yùn)用不夠理想， 相互之間的協(xié)調(diào)性存在明顯缺陷， 最終必然也就會影響到結(jié)構(gòu)體系的抗震性能， 尤其是在各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上， 因?yàn)槿狈?zhǔn)確計算分析， 就容易出現(xiàn)受力失衡現(xiàn)象， 無法形成較為理想的抗震效果。 此外， 在土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中運(yùn)用專門的抗震設(shè)施時， 因?yàn)榭拐鹪O(shè)施的選擇不合理， 或者是布置位置以及布置方式不合理， 都會影響到自身應(yīng)有抗震性能的表達(dá)， 成為不容忽視的重要影響因素。

2.5 設(shè)計方法滯后

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題還具體表現(xiàn)在設(shè)計方法上， 因?yàn)楫?dāng)前很多土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作依賴于傳統(tǒng)滯后的設(shè)計方式， 不僅會明顯增加出現(xiàn)設(shè)計偏差問題的幾率， 還會影響到最終設(shè)計方案的呈現(xiàn)效果， 致使相應(yīng)設(shè)計方案的應(yīng)用價值受損， 給后續(xù)施工建設(shè)階段也會增加負(fù)擔(dān)。 現(xiàn)階段土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展依然存在部分依賴于傳統(tǒng)二維平面設(shè)計手段， 雖然確實(shí)表現(xiàn)出了理想的信息化水平， 也能夠替代設(shè)計人員完成一些復(fù)雜的計算任務(wù)， 但是面臨著越來越復(fù)雜的土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系， 這些傳統(tǒng)設(shè)計方法很難形成良好勝任力，明顯增加了設(shè)計人員的工作壓力， 有待于未來不斷創(chuàng)新優(yōu)化[5]。

3 土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的解決策略

3.1 充分考慮環(huán)境因素

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該首先從所有參考因素著手， 要求確保相應(yīng)設(shè)計工作可以表現(xiàn)出理想的合理性和可行性， 避免因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)境因素的考慮不到位遺留隱患。 在土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮所有環(huán)境因素影響時， 設(shè)計人員除了要重點(diǎn)明確土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 同時掌握土木建筑工程的應(yīng)用功能以及使用年限等基本因素， 還需要重點(diǎn)從現(xiàn)場環(huán)境著手進(jìn)行綜合分析， 對土木建筑工程項(xiàng)目所處區(qū)域進(jìn)行全方位探討， 尤其是對水文地質(zhì)狀況、 土壤酸堿度以及當(dāng)?shù)貧夂驙顩r， 都需要分析其可能對土木建筑工程結(jié)構(gòu)帶來的影響， 進(jìn)而更有目的地進(jìn)行土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化， 促使相應(yīng)設(shè)計方案可以和現(xiàn)場環(huán)境較為協(xié)調(diào)匹配， 切實(shí)規(guī)避各類結(jié)構(gòu)安全隱患和威脅因素。

3.2 優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要重點(diǎn)從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)著手， 設(shè)計人員應(yīng)該以確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性， 針對當(dāng)前影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計效果的各個因素予以積極防控。 為了切實(shí)優(yōu)化土木建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計效果， 設(shè)計人員同樣也需要注重從現(xiàn)場環(huán)境條件著手予以分析， 了解現(xiàn)場地基狀況以及水文狀況， 進(jìn)而有針對性地予以處理， 確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠形成良好的適應(yīng)能力， 可以有效提升其整體應(yīng)用價值。 比如土木建筑工程項(xiàng)目所處區(qū)域如果存在典型的軟土地基， 在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計時也就需要表現(xiàn)出較強(qiáng)的針對性， 確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠針對軟土地基形成改良加固效果， 避免在后續(xù)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的不均勻沉降以及變形問題。 從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式選用來看， 土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員同樣也需要重點(diǎn)考慮到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的功能價值， 尤其是需要密切結(jié)合土木建筑工程項(xiàng)目對于地下空間的開發(fā)利用要求， 促使相應(yīng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠形成理想的匹配效果， 由此更好增強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用價值[6]。

3.3 優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作優(yōu)化還需要具體關(guān)注于主體結(jié)構(gòu)方案的恰當(dāng)選用， 以便促使相應(yīng)主體結(jié)構(gòu)方案較為適宜合理， 可以在滿足基本安全性要求的同時， 進(jìn)一步提升土木建筑工程項(xiàng)目實(shí)用價值?；谠摲矫嬖V求， 設(shè)計人員應(yīng)該首先明確土木建筑工程項(xiàng)目的基本需求， 尤其是對于項(xiàng)目類型以及后續(xù)應(yīng)用功能要求， 更是需要進(jìn)行綜合考慮， 以便保障相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系較為適宜合理， 由此規(guī)避主體結(jié)構(gòu)方案選擇不當(dāng)產(chǎn)生的功能受損問題。 在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員還需要重點(diǎn)考慮到主體結(jié)構(gòu)的耐久性， 確保其可以在土木建筑工程項(xiàng)目的使用年限內(nèi)得以可靠運(yùn)用， 尤其是對于土木建筑工程結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件，更是需要引起設(shè)計人員高度重視， 以便盡可能規(guī)避因?yàn)槿魏螛?gòu)件出現(xiàn)缺陷隱患產(chǎn)生不利影響。 比如針對土木建筑工程結(jié)構(gòu)中混凝土構(gòu)件的配筋率就需要嚴(yán)格把關(guān)， 結(jié)合具體要求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 確定好最優(yōu)配筋率[7]。

3.4 優(yōu)化抗震設(shè)計

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化還需要重點(diǎn)提升整個結(jié)構(gòu)體系的抗震性能， 以便促使項(xiàng)目得以表現(xiàn)出理想的安全性， 能夠在地震作用下， 避免出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷問題。 基于土木建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作的開展， 設(shè)計人員應(yīng)該首先明確土木建筑工程項(xiàng)目的抗震等級要求， 進(jìn)而以此為目標(biāo)進(jìn)行具體設(shè)計處理，避免出現(xiàn)根本性偏差錯亂問題。 在此基礎(chǔ)上， 設(shè)計人員應(yīng)該重點(diǎn)結(jié)合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析， 明確項(xiàng)目相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系的傳力路徑， 根據(jù)相應(yīng)傳力路徑來進(jìn)行抗震方面的分析， 確保土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系可以形成較為理想的抗震效果， 避免因?yàn)槭芰Ψ矫娴钠顔栴}， 導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系的抗震效果受損。 另外， 土木建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計還需要靈活運(yùn)用各種專業(yè)抗震設(shè)施， 尤其是對于減震器的應(yīng)用， 更是需要設(shè)計人員結(jié)合不同土木建筑工程結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化布置， 促使其在應(yīng)用到恰當(dāng)位置， 可以形成理想的地震作用力緩沖效果， 對于土木建筑工程結(jié)構(gòu)形成良好保護(hù)。

3.5 運(yùn)用先進(jìn)設(shè)計技術(shù)

土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化還應(yīng)該得益于設(shè)計方法的創(chuàng)新運(yùn)用， 以便促使各類新技術(shù)對設(shè)計人員形成有力輔助， 降低設(shè)計工作難度。 相對于傳統(tǒng)二維平面設(shè)計模式， BIM等先進(jìn)輔助設(shè)計手段的應(yīng)用可以表現(xiàn)出更強(qiáng)的作用價值， 設(shè)計人員可以依托該類技術(shù)手段， 更好實(shí)現(xiàn)對于所有結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)的靈活處理， 且可以借助于碰撞檢測以及設(shè)計優(yōu)化等方式， 確保最終設(shè)計方案更為合理。

4 結(jié)語

綜上所述， 土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作開展應(yīng)該重點(diǎn)考慮到現(xiàn)階段存在的各方面問題和缺陷，以便在明確結(jié)構(gòu)設(shè)計原則的基礎(chǔ)上， 有效解決相關(guān)問題， 最終確保土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案較為合理可行， 規(guī)避設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)的隱患。