土木工程建筑結構設計問題及優化措施

洪云

（湖北建藝風工程設計有限公司，湖北荊州 434000）

0 引言

建筑市場發展日益飽和，建筑企業要想保持自身的競爭優勢，提高市場占有率，凸顯土木發展的經濟效益和價值，就必須針對現有的結構設計進行改革，要更為有效地吸引市場的注意力，凸顯自身的品牌形象和特點。

1 分析土木工程建筑結構設計的主要內容

1.1 專項設計項目

結構、給排水管道組合、電力資源分配都是項目開發的重要組成元素，這一類的專項設計都要堅持安全可靠性和功能穩定性的基本原則，由此來凸顯環境效益和經濟效益。一般情況下，設計人員需要從整體的實踐需求出發，結合方案規劃，結構分析，構建打磨，圖紙審核等多個，開展有序的階段性工作。

1.2 結構設計需求

各個結構構件必須擁有足夠的承載能力，這樣才可以滿足建筑各項設備運行的需求，保證工程主體的穩定性和可靠性。因此，設計人員要充分考慮疲勞強度的數值，保證計算的準確性和合理性。再加上建筑本身的運行就是多個環節互相組合的成果，因而設計人員也要協調好不同環節的內在聯系，形成合理的組織格局，提高項目的效益和收益。

2 土木工程建筑結構設計的瓶頸和壁壘

（1）安全問題。有很多設計人員盲目追求工程進度，忽視了安全層面的隱患。部分企業在追求短期經濟效益的時候，會盲目地變更原有的結構設計方案，但變更之后的新方案并沒有經過可行性的論證，所以也無法真正與項目相結合，甚至會無法順利應用，這不僅會影響建筑的安全性，埋下一系列的風險和隱患，同時也容易提高建筑成本，增加企業的投資壓力和負擔。

（2）結構的穩定性問題。近些年來，我國經濟的發展已經取得較為明顯的成效和進步，城鎮的現代化延伸也進一步阻礙土地資源的存續，這就壓縮了自然環境的循環空間。在這一態勢的引導下，很多建筑結構也逐漸向高層形式靠攏，由此給結構的穩定性出了一份更困難的答卷。但部分設計人員依舊停留在傳統的設計模式中無法自拔，沒有充分考慮到這一領域的需要，也沒有設計出針對性的優化措施，這就導致結構的抗震性能有所欠缺，容易出現結構失穩這一問題。

（3）樓層的平面剛度問題。如果設計人員沒有理清結構的概念和本質，在樓層平面剛度的布置中，未創建力學模型，那就必然導致分析的結果缺乏客觀性和準確性，結果與標準值出現過大的誤差。

（4）對規劃總圖的忽略。設計人員在開展建筑基礎規劃之前，必須對選址地周圍的具體情況開展一系列的實地勘察，或者是對規劃總圖進行仔細研究，這樣才可以在結合環境的前提下，明確建筑結構開發的目的和主線任務，避免后期出現各種各樣的安全隱患，產生不必要的威脅和災害。然而不可否認的是，很多建筑人員都忽略對規劃總圖的全方位研究，這就導致工程的設計缺乏嚴謹性和規范性，有可能給建筑工程帶來非常嚴重的后果。比如，在正式開始施工之前，基坑的開挖是否會與周圍的土壤和地質環境產生沖突，破壞原有的自然生態，就值得設計人員進行考量。總的來說，規劃總圖是一系列思維活動的起點，一旦處于邊緣化的地位，設計人員的工作就會缺乏可靠性。

（5）相鄰建筑施工順序的忽略。施工順序是影響施工進度的重要因素，不僅牽涉到建筑本身的質量，而且也關聯到后期的正常使用。一旦建筑的施工順序出現偏差，就很有可能影響功能的正常發揮。一般來講，如果建設相鄰的兩幢建筑，在展開基礎埋深施工的時候，就要對另一建筑做好基坑支護工作。若是基坑支護工作出現遲滯問題，就必然會影響建筑物自身的穩定性。

3 分析土木工程建筑結構基礎設計的優化思路

3.1 應用建筑信息模型技術

建筑信息模型技術是工業化發展到新時期的必然產物，能夠讓結構設計從二維的格局中脫離出來，實現多個維度的調整和優化，更全面地反映實踐中存在的問題，從源頭加以控制和約束。從內容的角度來看，建筑信息模型技術包括三個方面的特征，首先是集成化和統一化，模型技術能夠收集多個領域內的數據，將其統籌結合到一個平臺上，以設計數據為核心支撐，將所有的資源整合到固定的模型中。設計人員可以在平臺上按需開展一系列的操作，并滿足多人同時作業的基本需求，大大提高交互設計的效率和質量。模型數據可以幫助設計人員打造數據庫，完整地記錄建筑結構規劃中的細分項目和細節性的問題，并以三維的形式展現出來，充分體現不同信息之間的內在聯系，給設計人員更全面且直觀的參考。數據庫囊括的資料是尤為豐富的，包括建筑結構的空間信息，材料構建的信息、尺寸和規格信息等，而以上這些素材都具有豐富的參考價值，能夠讓設計省略許多煩瑣的步驟并優化設計的效果。

其次，建筑信息模型技術具有協同設計的特點，土木工程項目本身就聯系不同的施工環節，所以也對應不同的管理單位，需要發揮協同的作用，開展大范圍的合作。如果各部門相互獨立，各自為政，就很有可能因為信息溝通不暢而出現結構沖突。在模型技術的引導下，設計人員可以打造更開放化的平臺，兼顧施工方和業主的多元利益，讓參與單位能夠隨時更新自己手頭的數據和信息，讓他們也可以隨時獲得數據以及資料，掌握設計的進度和流程，并針對現存問題開展多元探討，共同商討出合理的解決方案，開展持續性的優化。并且，協同設計也充分考慮了業主本身的意愿和自主權，業主能夠充分發表自己的看法和意見，設計人員可以將其作為工作的導向和參考，并從施工部門中獲取有效的意見。

最后是傳遞性設計，在建筑信息模型技術的引導下，設計人員可以打破傳統的信息僵局，把不同的資源微妙地關聯到一體，讓修改工作和調整工作變得更便捷。當設計人員對某一個參數進行調整之后，與之相關聯的其他既定條件也會有所調整，這就節約很多不必要的煩瑣步驟和程序，并提高結果的準確性和可靠性。

3.2 比較基礎選型

建筑工程質量的提升是通過各個環節的優化來完成的，但在這其中，建筑基礎結構的選型，產生的影響要更明顯。在確定基礎選型之前，設計人員應當認真分析建筑周圍的環境，探討建筑物的特征，開展全方位的實地勘察，認真分析地質條件和水文環境，而且要把地質勘察報告的內容當做重要的思路，堅持安全，穩定，經濟和科學合理的基本原則。例如，如果建筑所在地的場地情況相對優良，所受到的外界干擾較小，那么基礎選型就可以通過地基處理和筏板基礎。如果項目的工期較緊，而且對工程這樣的要求較為嚴格，那么也可以用樁基礎進行施工。如果建筑所在地場地情況較差，并且會受到多個領域的干擾和限制，就可以選擇樁筏基礎或者是樁基礎。總的來說，設計人員要結合主觀因素和客觀因素，不斷優化基礎結構的方案，做出比較和辨析，選擇最為合理的途徑，這樣可以降低隱患和事故發生的概率[1]。

3.3 合理選擇地下抗浮措施

筆者在上文中已經提到，城市建筑物大多都體現高層的特性，而高層建筑物的基層設計，必須更注重對周邊環境的勘察。那些埋置位置較深，而且層數較高的地下室，要想保證穩定性和安全性，就必須要選擇合理的地下抗浮措施。設計人員應當在工程人員驗算之后，根據結果來考慮是否增加基礎厚度，或者是增設地下室的頂板。在條件允許的情況下，也可以通過增加配重的方式來調整。

3.4 沉降縫和伸縮縫的合理布置

設計人員要注重建筑周圍的水坑、主體結構和剪力墻，包括人防門這些部位，保證沉降縫和伸縮縫的分配是均勻且合理的，這樣可以為后期的施工節省許多不必要的時間和步驟[2]。

3.5 深度研究疲勞荷載問題

在自重和動荷載作用的影響下，土木工程的結構強度本身就會隨著時間的推移而有所削弱。特別是在活荷載作用和風荷載作用的引導下，由于以上這兩類作用力會以結構內部為中心點展開，循環往復的移動并產生延伸的變化應力，所以也必然會削弱原有的可靠性，以至于產生輕微或者是大范圍的震動，讓原有的結構承擔更大的負擔與壓力，長此以往，內部結構的穩定性會遭受極大的破壞。正是因為如此，土木工程結構設計使用的材料一般無法真正同時滿足連貫性和均勻性這兩個方面的標準，而且會在應用的過程中遇到一些小的問題和缺陷。在這里，設計人員應當認真研究疲勞荷載這一作用，把重點放在建筑物局部搭建上，提高關鍵部位構件的應力。

3.6 堅持耐久性的原則

土木工程結構接觸的是露天環境，所以在使用的時候也會受到各種自然因素的限制，一旦周邊的場所產生有害的化學物質，就很有可能腐蝕原有的建筑材料，與此同時土木工程結構也面臨著地震荷載，疲勞荷載等。所以設計人員應當堅持耐久性的原則，在構造上選擇更加優質的材料，并充分考慮建筑在運行中可能面臨的挑戰和風險，做好后期的維修和保養工作[3]。

4 結語

總體來說，持續性推動土木工程結構設計的優化是合理且必要的舉動，這是優化建筑使用功能的應用之策，也是延長項目壽命的有效措施。本文通過信息技術的引進、方案的比較和辨析、抗浮措施的合理選擇、沉降縫和伸縮縫的合理布置、疲勞核載問題的研究、耐久性的提升這幾個角度，論述土木工程結構設計優化的方法，充分結合現代化建筑面臨的主要問題，能夠在理論和實踐這兩個層面中得到驗證，幫助企業塑造自身的核心競爭力。