土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題與初探

【摘要】本文就土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題與對策進行分析。這對我國的建筑業(yè)得發(fā)展是具有一定的經(jīng)濟效益和現(xiàn)實意義。

【關(guān)鍵詞】土木工程 結(jié)構(gòu)設(shè)計 問題 措施

幾年來，土木工程事故頻頻發(fā)生，給國家造成巨大的經(jīng)濟浪費，給人民的生命財產(chǎn)造成巨大損失。自從國家建委頒布了質(zhì)量終身負責(zé)制，并加強了施工質(zhì)量管理后，工程事故比例明顯減小，而由于設(shè)計原因引起的事故在總事故中的比例有所增加。另外，由于設(shè)計者怕?lián)?zé)任，設(shè)計過于保守，也給國家造成巨大浪費。因此，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計既要保證安全又要經(jīng)濟合理。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計的程序，建筑物的設(shè)計包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、給排水設(shè)計、暖氣通風(fēng)設(shè)計和電氣設(shè)計等。每一部分的設(shè)計都應(yīng)圍繞設(shè)計的四個基本要求：即

功能要求、美觀要求、經(jīng)濟要求和環(huán)保要求。建筑結(jié)構(gòu)是一個建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑物設(shè)計的一個重要組成部分，要包括以下四個過程：方案設(shè)計→結(jié)構(gòu)分析→構(gòu)件設(shè)計→繪施工圖。

2.建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，為保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度達到設(shè)計要求，在設(shè)計中，必須遵循以下要求：第一計算內(nèi)容：結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算，如直接承受動力荷載的構(gòu)件應(yīng)進行疲勞強度驗算。第二結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時發(fā)生時，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后，考慮其可能的最不利組合。第三抗震設(shè)計：我國的抗震設(shè)防烈度為6 至9 度，建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對應(yīng)不同的抗震等級，有不同的計算和構(gòu)造要求。

二、土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

1.建筑結(jié)構(gòu)不合理。結(jié)構(gòu)布置不合理、不規(guī)則結(jié)構(gòu)盡可能規(guī)則，結(jié)構(gòu)的布置才能更趨于合理，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)，這里的“規(guī)則”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。由于引起結(jié)構(gòu)不規(guī)則的因素太多，特別是對于復(fù)雜的建筑體型，很難一一用若干簡化的定量指標(biāo)來劃分不規(guī)則程度并規(guī)定限制范圍。

2.樓層平面剛度。一些設(shè)計在缺乏基本的結(jié)構(gòu)觀念或結(jié)構(gòu)布置缺乏必要措施時，采用樓板變形的計算程序。盡管程序的編程在數(shù)學(xué)力學(xué)模型上是成立的甚至是準(zhǔn)確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準(zhǔn)確。作為計算的大前提都無法“準(zhǔn)確”，就不可能指望其結(jié)果會“正確”了。據(jù)此進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計肯定存在著結(jié)構(gòu)不安全成分或者結(jié)構(gòu)某些部位或構(gòu)件安全儲備過大等現(xiàn)象。

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的問題。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員對于設(shè)計結(jié)構(gòu)的原則和規(guī)范理解不夠深入，對于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容考慮不全面，缺乏職業(yè)技能，有的設(shè)計人員甚至直接照搬別人的設(shè)計成果，并沒有完全結(jié)合自己工程的實際情況，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量不符合施工要求。

三、土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的措施

1.重視概念設(shè)計

（1）在進行土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，概念設(shè)計的應(yīng)用越來越廣泛，對于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量起到了較大的促進作用。但是，當(dāng)前的設(shè)計人員在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，對概念設(shè)計的重視不夠，導(dǎo)致其不能夠全面的對建筑結(jié)構(gòu)進行分析和考慮，從而造成了結(jié)構(gòu)設(shè)計的片面性。片面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在后續(xù)工程施工的應(yīng)用中就會顯示出弊端，從而對工程施工的順利進行產(chǎn)生嚴重的影響，難以有效提高工程施工的質(zhì)量和效率。

（2）當(dāng)前，設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)充分考慮概念設(shè)計的影響，不能夠僅依靠計算來設(shè)計施工方案。概念設(shè)計主要是指依據(jù)整體結(jié)構(gòu)與局部結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)破壞機理、力學(xué)關(guān)系，對其進行充分考慮，從中得出基本的設(shè)計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以保證對整個建筑結(jié)構(gòu)的有效控制。因此，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)突破傳統(tǒng)重計算的設(shè)計方法，充分運用概念設(shè)計的思想對建筑結(jié)構(gòu)進行全面的考慮和分析，以從整體上掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想，從而保證設(shè)計的科學(xué)性和合理性，以提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

2.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計是土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性，因此，在設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員要對影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的因素進行全面的考慮和分析，以保證設(shè)計的有效性。對于基礎(chǔ)埋深問題，設(shè)計人員要根據(jù)實際的水文地質(zhì)情況進行設(shè)計，在保證滿足結(jié)構(gòu)受力的基礎(chǔ)上，因地制宜，全面考慮地下水位的變化對建筑結(jié)構(gòu)浮力的影響及凍土對結(jié)構(gòu)的破壞，以確定基礎(chǔ)埋深。對于短期荷載和永久荷載，設(shè)計人員要區(qū)別對待，以保證邊角豎向結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)處在合理的范圍之內(nèi)，如果風(fēng)力荷載和重力荷載或者是地震作用和重力荷載組合，設(shè)計人員要根據(jù)其實際情況將承載力的特征值適當(dāng)?shù)恼{(diào)高，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)墻體受力的均勻性，避免出現(xiàn)裂痕。

3.剛性樓面的設(shè)計。首先設(shè)計人員設(shè)計時不應(yīng)采用樓面有變形的平面；同時設(shè)計人員應(yīng)充分的保證配筋的構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)的布置方式，當(dāng)然如果有些建筑結(jié)構(gòu)無法完全的滿足剛性樓面的假定，但是其使用功能是確實需要的，并且本身建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果又是十分優(yōu)秀的，那么設(shè)計人員在設(shè)計時就應(yīng)通過采取采用斜向配筋、提高邊梁暗梁的配筋數(shù)量、增加梁系梁板、采用雙層的配筋形式以及洞口邊加設(shè)邊梁和暗梁等辦法，盡量彌補因其不是絕對的剛性樓板假定而產(chǎn)生的誤差，或是使其盡量的符合剛性樓板的假定條件。

4.提高土木工程結(jié)構(gòu)抗震能力。首先，各地區(qū)要根據(jù)所處區(qū)域的地質(zhì)特征，提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對可能發(fā)生的破壞性更強的地震災(zāi)害?？萍?、地震、建設(shè)等部門要嚴格建筑技術(shù)規(guī)范，從建房選址、規(guī)劃設(shè)計、材料選用、施工保障等方面加強技術(shù)指導(dǎo)和監(jiān)督檢查，確保各類建筑設(shè)施符合抗震設(shè)防要求。積極借鑒發(fā)達國家和地區(qū)的經(jīng)驗和技術(shù)，推廣應(yīng)用到各類建筑設(shè)施中。尤其是在重點設(shè)防地區(qū)，即使成本高一些，也要堅持使用抗震能力更強的新技術(shù)、新工藝、新材料。要堅決杜絕不安全建筑材料使用，要科學(xué)選材，新材料的使用要嚴格把關(guān)，進行抗震測試和檢驗，提高可靠性。需要提供相應(yīng)的出廠證明等材料，安排專人對材料質(zhì)量進行檢測，將質(zhì)量安全責(zé)任落實到人，一旦出現(xiàn)問題，做到有據(jù)可查。另外，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的實施者和管理者，對建筑的抗震能力起到最大的影響。每個工作人員的工作成果都會對建筑抗震能力起到直接或間接的影響，因此，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵在于提高工作人員的整體素質(zhì)，工作人員素質(zhì)的提高，必將帶領(lǐng)工程質(zhì)量的整體提升。

5.設(shè)計人員要嚴格按照規(guī)范和相關(guān)的規(guī)定進行設(shè)計，要提高設(shè)計人員的責(zé)任心。從目前所出現(xiàn)的土木工程問題來看，很多原因是由于設(shè)計人員在設(shè)計中考慮不周全，以及對新的規(guī)范理解和學(xué)習(xí)不深入所造成的。如果設(shè)計人員能夠嚴格的按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，那么有很多的問題都是可以避免的。因此，就要對設(shè)計人員加強培訓(xùn)的力度，例如定期的安排設(shè)計人員學(xué)習(xí)新的規(guī)范內(nèi)容，并且要與實踐相結(jié)合，還要對每個設(shè)計好的建筑進行總結(jié)，并且、進行考核，設(shè)計的比較好的人員要進行獎勵，從而提高設(shè)計人員的責(zé)任心，促進他們的工作動力。

要想獲得施工質(zhì)量的保證，要想得到工程設(shè)計的安全，土木建筑工程結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計是重中之重，它是整個建筑過程中最重要的環(huán)節(jié)，不僅關(guān)系著建筑水平的高低，還關(guān)系著人們生命財產(chǎn)的安全和國家基礎(chǔ)事業(yè)的發(fā)展。

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