加強土木工程結構設計安全性的措施討論

王葉青 山西宏廈建筑工程第三有限公司

1 對土建結構工程設計進行優化的意義

工程設計優化可以降低企業的投資成本，節約資金的投入。減少了多層建設采光不好等多方面的因素帶來的成本的投入。優化設計結構是降低成本的有效措施，可以提高建筑結構經濟，建設多層住宅和高層住宅的時候，建筑樓層越高，需要的建筑材料越多，隨著樓層的增加，墻體的承重和建筑主體的重量會不斷地增加，地基和墻面的承重力增加，所需要的水電管道和勞動力都會相應地增加。所以，在工程施工項目中，合理運用結構設計優化措施，可以為土木工程建設項目提供了更多的有效運用率，也可以確保建筑工程的施工質量達到的預定的狀態。也是提高了施工企業的利潤，也為建筑行業的可持續發展做出了有效的措施。

2 土木工程結構設計的特征

較比其他工程而言，土木工程項目通常為較為龐大的項目工程，與其他建筑類型項目存在了一定的差異化，在安全性方面所表現也不相同，不僅需要高質量的材料，同時還要牢固的建筑物維持，且在結構設計的過程中，要充分做好預防災害的基礎，其中，不僅針對了自然性災害，同時還包括了人為災害。

此外，土木工程建設運用的材料較為普通，在資金充足的條件下，可選用較為新穎的材料。土木工程涉及的鋼筋、沙石等材料很容易獲得，且材料的市場較大，因此價格較為可觀。

3 土木工程結構設計安全問題分析

3.1 牢固性不夠

土木工程結構設計的過程中，結構的牢固性對建筑質量的整體安全有著較為關鍵的影響。隨著我國社會建設的高速變革，土木工程設計較差的牢固性已成為影響土木工程結構安全的主要因素，是現階段土木設計面臨的重要課題。

雖然部分結構的牢固性在一定程度上不會對土木工程結構造成嚴重危害，但如出現特殊事故，局部的不穩定，就會導致整體結構的安全性受到影響。在實際結構設計過程中，普遍存在著牢固性較差的問題。此外，在實際結構設計的環節中，混淆構造柱以及承重柱會帶來較大的安全事故。

3.2 結構布局不合理

為了保障土木工程設計的質量，設計人員在工作過程中需要對影響施工的因素進行科學的分析，優化整體土木工程結構的設計，加強土木工程整體的穩定性。但是，在實際的調查研究過程中發現，一些設計人員在圖紙設計工作時，過度追求土木工程的美觀性，輕視了內部結構的重要性；更有一些設計人員一味追求土木工程面積的擴大，縮減了承重墻的尺寸，這都導致了土木工程的抗震等級不達標，影響了土木工程結構的穩定與安全。

4 土木工程結構設計安全優化

4.1 優化土木工程結構整體

在建筑物的結構中，優化建筑物的安全性必須做整體考量。地基是建筑安全穩定的基礎，是結構設計的重點。地基結構的好壞不僅影響造價和工程進度，更直接關系到建筑整體結構好壞，地基安全性不好，會引起無法估量的嚴重后果和損失。地基在建筑物荷載作用下的容許承載力必須達到標準。針對不同的建筑荷載大小、地質情況空間分布、水文及災害的情況來優化設計，增加建筑總體的穩定性、安全性。

建筑上部結構是滿足建筑使用人員、財產安置、功能使用的重要部分，是整個建筑中的關鍵部分。對建筑上部結構的優化可做多重考慮。優化前期概念設計，前期設計起著先導作用，針對細部進行優化，經過完整的、全盤的概念設計，為之后的計算、造價、建造等環節打下良好的基礎。優化設計概念與建筑建造之間的融合，根據實際情況因地制宜針對每一個環節，進行靈活的設計，讓結構設計落地能真正實現建筑結構本身的強度與承受性能，增強準確性，一定程度上提高建筑的質量與安全性。

4.2 優化框架結構與剪力墻

框架是建筑結構的骨骼，是現代建筑結構中常見的形式，其中鋼筋混凝土框架結構是建筑施工中常常采用的形式。對于框架結構的優化，要綜合考量，多層面分析。框架與剪力墻之間剛度、承載力、變形都需要具體問題具體分析，彼此匹配，做到最優設計。在建筑框架結構設計階段準確、高效地進行計算與分析，并嚴格按照規范要求進行設計、優化處理決定工程設計質量好壞。

結合建筑結構設計的需求，科學合理優化剪力墻的質量與數量。在建筑結構設計中，為了完善框架和剪力墻體系，在保持剪力墻重心穩定的情況下，經過合理的結構設計，適當使用剪力墻的數量，可酌情減少剪力墻，以此來優化建筑整體的抗震性，可以增強建筑結構面對突發地質災害的抵抗能力。

短肢剪力墻相比于框架結構，在剛度、內力分配、荷載上更合理均勻，而且變形時候的豎向位移差也相對比較小。短肢剪力墻一般有利于進行建筑布置、減輕結構自重的特點。所以短肢剪力墻適合廣泛用于現代化住宅建設，同時短肢剪力墻也存在抗震性較差的特點，不常應用于地震災害高發區。

4.3 科學計算主體承重柱分布

承重柱直接影響土木工程結構安全系數，根據詳細土木工程結構的實際數據，科學地計算出主體承重柱的尺寸，結合土木工程物的質量分布情況，制定承重柱的具體分布數量。如：某高層或超高層寫字樓，對其進行技術分析，建議用平板式筏形的基礎架構，土木工程標準層建議設計為普通的框架梁結合現澆的空心板結構體系，結合框架與核心筒，其結構簡單，一般采用的是立面和平面相結合的規則，基礎結構多是立面和平面相結合的規則。

而基礎多是天然的樁基。若發現土木工程混凝土的折算厚度較大，會影響配筋量，且會加大自重，進而造成主樓板、筏板的基礎承載力不足等后果。若梁截面較大或者是板較厚，則沒有很好地落實經濟效益，不利于墻柱弱梁功能的實現，結構自重也會受到影響，地震力受到加強，豎向構件安全性較低。

相對來說，核心筒剪力墻內隔墻的受力偏小，則在設計上相應的厚度也會偏大。在整體結構設計上，側重“以柔克剛”方式，但是需要保障各項指標滿足要求。自重增加的原因有很多，科學計算主體的承重分布顯得尤為重要。

4.4 軟土處理

在西北濕陷性黃土地區，由于濕陷性黃土的特殊結構，使其遇水后出現明顯的沉降，而且隨著時間的推移和浸水深度的增加，其沉降深度也在不斷增加。這是導致土木工程踏步、殘疾人坡道和周圍散水下沉、拉裂的最主要原因；其次是周圍回填土處理不到位。

由于周圍散水和踏步的下沉，表面上看起來非常明顯，使得大部分非土木工程行業的人員將其與土木工程基礎相聯系，認為土木工程是不是出現了嚴重的質量問題，甚至認為土木工程整體有垮塌的危險，這造成了很多不必要的麻煩和恐慌。

為解決這類問題，建筑人一直在探索，如增加散水寬度、在散水周圍增加一圈排水溝、加深周圍回填土地基處理深度等方法。但最可靠的辦法是將散水和踏步與結構主體相連接，形成整體，同時與其他措施相結合，必要時，對于比較大的踏步和殘疾人坡道可設計單獨的結構基礎。如此多管齊下，才能一勞永逸。

4.5 優化柱箍筋間距和框架梁

針對不同的抗震等級框架梁，柱箍筋的加密區最大和最小之間的距離需明確規定，按照規定標準，土木工程施工取值上，梁和柱箍筋的加密區的間距是100mm，非加密區的柱箍筋最大間距是其二倍。相比較來說，電算程度規定的梁和柱箍筋的加密區間距是100mm，按照此項數據標準確定柱箍筋的面積。

相關設計人員應該按照標準規范來確定肢數和柱箍筋直徑。但是，需要強調的是，程序內定，框架梁跨中存在次梁或者是荷載集中作用下，兩肢柱箍筋，適當地增加柱箍筋間距及其直徑。框架柱的內定加密區柱箍筋是100mm，也可能存在非加密區的200mm也會造成配箍的不足問題。

4.6 加大溝通力度

經過國內土木行業這幾年爆發式的發展，無論是設計、施工還是安裝都呈現了批量化的生產，批量化的生產可以快速提高生產效率，但同樣也存在一些問題。尤其是設計過程中體現更明顯。很多新材料、新技術、新工藝不易融于流水線模式的設計中。譬如雨棚設計，早期雨棚多為混凝土結構，隨著經濟的不斷發展，越來越多的混凝土結構雨棚已被輕鋼玻璃雨棚所代替。

設計中經常標注輕鋼玻璃雨棚由專業廠家設計制作，但卻在結構上忽視了玻璃雨棚的著力點，沒有考慮玻璃雨棚斜拉桿所需要的結構梁，或斜拉桿所需結構梁位置偏差較大。這使得后期的施工遇到很多困難。此類問題多與結構設計相關，而結構設計出現的問題后期是最難補救的，因此可以在結構設計中，多與其他專業溝通協作，盡量將更多問題消滅在設計階段。

5 結束語

綜上所述，在土木工程建筑結構設計工作中，合理應用信息建筑模型技術的發展可以顯著提高建筑結構設計的有效性，并提高質量、效率和完整性。對建筑結構設計工作的顯著改進，同時還能夠最大限度地減少和控制結構設計錯誤的可能性，從而減輕了設計師的設計工作量。

此外，信息模型技術開發的合理應用可以更好地滿足建筑結構及時設計的實際要求，這需設計師具有扎實的技術應用能力和設計素質。未來，我們需要高度重視人才的培養，以便最終實現業務的長期增長。