土木工程建筑結構設計優(yōu)化研究

譚生軍

摘? ? 要：隨著土木工程領域的發(fā)展，土木工程建筑數(shù)量增加、規(guī)模擴大，其安全問題也越來越突出。結構設計作為土木工程的重要環(huán)節(jié)，其結果不僅影響著施工效果，也影響著工程效益和企業(yè)收益。為提高土木工程的施工質量，優(yōu)化結構設計顯得尤為重要。基于此，本文從土木工程建筑結構設計原則出發(fā)，首先分析了土木工程建筑結構設計問題，然后探討了優(yōu)化設計策略，以供參考。

關鍵詞：土木工程;建筑結構;問題;優(yōu)化策略

1? 前言

在國民經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，建筑行業(yè)得到前所未有的發(fā)展。但是，在經(jīng)歷過多次死亡事件后，建筑結構的預處理仍存在諸多不足，特別是自然災害頻發(fā)的地區(qū)。另外，由于我國很多地區(qū)不屬于災害高發(fā)區(qū)，所以結構設計時不僅忽視它的安全性，也未投入足夠的財力和時間，從而給整個工程帶來嚴重影響。對此，深入探討土木工程建筑結構設計具有重大意義。

2? 土木工程建筑結構設計的原則

2.1? 高效性

在土木工程建筑結構設計期間，需要全面標注設計圖表，明確設計方案中的數(shù)據(jù)資料，并分析和探討建筑結構可能存在的風險。重點設計重要結構，特別是承重結構、部分承重墻，做好重難點的突破性設計，探討災害發(fā)生后的損失和影響，保證設計方案的高效性。

2.2? 安全性

從本質上看，建筑可為人們提供舒適、安全的場所，或提供可停留或居住的空間。這樣一來，需要滿足規(guī)避極端天氣、風吹日曬的需求。自然災害作為一種常見的自然現(xiàn)象，對建筑的影響除體現(xiàn)在地震方面，還涉及泥石流、海嘯等，對建筑安全性和社會危害較大。對此，在自然災害發(fā)生后，人們對建筑的依賴性更高，此時其結構安全性顯得尤為重要[1]。此外，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口密度提高，建筑數(shù)量增加，如若災害發(fā)生后建筑倒塌，就會造成成倍危害，這也要求建筑結構具備安全性特征。

2.3? 合理性

土木工程建筑方案設計過程中，除要保證其安全性外，還要確保設計方案的合理性。實際設計中，需要全面分析結構特征，簡要分析現(xiàn)場情況，綜合調查地質條件，從而保證設計方案的合理性、科學性，促使設計方案滿足需求和質量標準。

2.4? 完整性

在建筑結構設計過程中，需要考慮設計方案的完整性，集中探討和分析土木工程，總結設計不足和缺陷。設計人員應在方案設計結束后，對其進行針對性的優(yōu)化和補充，對于重點或薄弱環(huán)節(jié)，要進行多次分析，嚴格按國家標準設計，確保最終方案滿足需求，提高結構安全性和穩(wěn)定性。

3? 土木工程建筑結構設計存在的問題

3.1? 環(huán)境破壞和污染嚴重

一直以來，環(huán)境問題都是人們的關注重點，行業(yè)的發(fā)展會對環(huán)境產(chǎn)生或多或少的影響，只能采用有效措施盡可能的避免。如若在土木工程建筑結構設計中忽視環(huán)境保護，將嚴重影響生態(tài)環(huán)境。

3.2? 結構設計安全問題

建筑結構設計方案優(yōu)劣性，和事故發(fā)生幾率有著直接關系。從當前來看，部分人員在設計建筑結構方案時，多存在隨意增添鋼量或擴大截面的現(xiàn)象，增加施工成本，威脅建筑結構的安全性。報告顯示，盡管我國在結構方案上的安全儲備較低，但是對材料用料的要求卻高于其他國家。20世紀50年代初期，我國的混凝土強度低，施工方式也落后于其他國家，導致安全事故頻發(fā)。可見，安全事故的發(fā)生和建筑結構的安全性密不可分。

3.3? 結構穩(wěn)定性問題

現(xiàn)階段，土木工程建筑多為高層，但是在工程施工中，由于內外界因素的影響，嚴重干擾著結構的穩(wěn)定性。因此，在設計建筑結構時，需要綜合考慮其抗震性能和穩(wěn)定性。建筑結構抗震設計期間，建筑工程的寬度參數(shù)是重要指標，也是設計人員考慮的重點，和建筑結構穩(wěn)定性有著直接關系[2]。同時，還要考慮建筑基礎深度，比如：部分員工經(jīng)由變形縫分開裙樓和主樓，加之基礎埋深不合適，一旦發(fā)生地震，將導致建筑物滑移或顛覆，威脅居民的生命、財產(chǎn)安全。

3.4? 樓層平面剛度問題

建筑結構設計過程中，若結構概念缺失或布置不合理，可使用樓板變形的方式計算樓層平面高度。從力學模型上看，該方法是可行的。但是，設計人員在明確變形程序時，所得結果并不準確。分析得知，計算結果不準確的原因和立于安全儲備上的位置受到嚴重影響相關。基于此，設計人員可借助樓層設計的剛性露面進行計算，從而規(guī)避計算誤差現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4? 土木工程建筑結構設計優(yōu)化策略

4.1? 優(yōu)化建筑圖紙設計

圖紙是建筑工程施工的重要依據(jù)，也是保證工程效益的主要資料，只有施工人員參照圖紙施工，才能保障施工安全性和施工質量。具體施工中，普遍存在敷衍圖紙要求的情況，圖紙內容也存在諸多缺陷，這是導致圖紙無法落到實處，無法發(fā)揮實用價值的重要因素。對此，需要針對性的完善建筑圖紙。投資人員需要充分了解建筑質量、經(jīng)濟效益間的關系，以保證圖紙完善、合理，盡可能的確保施工質量、經(jīng)濟成本的最優(yōu)關系。在建筑圖紙設計過程中，需要明確參數(shù)指標，直觀判斷圖紙內容。同時，還要在圖紙中標注參數(shù)及含義，明確參數(shù)界限，確保施工人員不會對圖紙產(chǎn)生模棱兩可理解的情況，便于有效落實設計方案。建筑方案設計完成后，先對圖紙內容進行檢查，確認無誤后方可使用。若建筑圖紙出現(xiàn)問題，即刻結合工程實際修改，直到圖紙內容都準確標注，進一步體現(xiàn)圖紙設計的嚴謹性及合理性。

4.2? 優(yōu)化安全設計，降低自然災害影響

待自然災害設計得以完善后，根據(jù)其對建筑工程的影響，采用有效措施降低自然災害對建筑的影響[3]。現(xiàn)階段，多在建筑主體、基礎結構間設置隔離層，在頂端設置反擺，規(guī)避自然災害發(fā)生后的建筑碰撞，解決建筑大幅度振動的問題，保證建筑結構的穩(wěn)定性。該方案已在當前廣泛應用，而且在部分項目中也明確了該方案的可行性。另一方面，做好建筑結構的抗震設計，例如：借助偏壓柱、綜合受彎梁等方法提高抗震性能，做好配筋和板的設計，保證板的長短邊設計合理。又或者，沿著墻體高度設置鋼筋硂小柱，按構造要求設置構造柱，其截面為240×180mm，縱筋使用4Ф12，箍筋間距≤250mm，并在柱上下端加密。