土木工程建筑結構設計中存在的問題分析

朱悅 趙繁星

摘 要 隨著我國經濟條件的改善，建筑行業也有了較大發展，建筑結構設計工作對于項目工程的整體性具有重要意義，可以更好地保證建筑工程后期的使用性。結構設計是土建工程中重要的組成部分，主要包括建筑風格設計以及建筑戶型結構、功能性等方面的優化設計。在設計這些內容的時候，設計人員應結合建筑的功能性和審美性要求，這樣不僅可以使建筑外觀具有美感，還能增強客戶的體驗。本文主要從建筑結構設計角度出發，分析土木工程建筑設計中存在的問題，并有針對性地提出完善措施，以期對建筑行業的發展有所裨益。

關鍵詞 土木工程 建筑結構設計 承重柱設計 造價控制 沉降計算

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0100-03

當前土木工程建設發展迅速，建筑材料、施工工藝包括整個建筑風格都呈多元化發展，所以土建工程建筑設計可選擇的方案很多。作為設計工作者都清楚，建筑結構設計決定整個工程的安全性、耐久性、經濟性以及舒適性體驗等關鍵性指標，所以必須控制這一工作環節的科學性和合理性。為了不斷對建筑結構設計工作進行優化創新，設計人員需要結合工作實踐總結問題，分析原因，積累經驗，提升土建工程建筑設計水平。

1 土木工程建筑結構設計概述

1.1 土木工程建筑結構設計現狀

在結構設計中，需要有科學的理論作為支撐，在此基礎上開展建設工作，有效優化工程質量。柱體在結構設計這一過程中展現了較為重要的作用，它具有一定的承重性，但是就實際情形來看，其承重面積受限情況嚴重。基于這一情況，土木工程建筑施工時，需要通過多種方式保證安全性不受影響。

1.2 土木工程建筑結構設計的要求

1.2.1 安全性

隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平也有了很大提高，人們對住宅建筑有了更高的要求。在土建工程施工中，安全性是最基本的要求。從建筑用戶的角度來分析，土建工程質量會影響建筑單位的聲譽，土建工程的安全性會直接影響建筑的使用壽命，如果在施工中土建工程的安全性得不到保障，就會對施工現場的施工人員的生命財產安全造成威脅。為了提高土建工程的安全性，建筑單位應該提高現場施工人員的安全工作意識，防止因施工人員施工上的失誤而引發安全事故。同時，相關建筑單位還可以建立相應的安全管理制度來保證土建工程的安全性。

1.2.2 環保性

目前，在建筑工程中，人們不僅對建筑質量有了更高的要求，還對建筑施工中的環保方面提出了更高的要求。我國一直提倡可持續發展戰略，這便要求土建工程也應該重視施工的環保性。在土建工程的施工中，建筑單位應在施工材料方面進行相應的優化，同時還可以對土建工程中的細節進行相應的優化設計，以充分體現施工的環保性。

1.2.3 功能性

隨著科學技術的不斷發展，人們的生活水平越來越高，對于居住的要求也越來越高，因此，建筑的功能性越來越受到人們的關注。土建工程結構設計除了需要遵循安全性和環保性之外，還需要重視其功能性。在進行結構設計時，設計人員應該結合建筑本身的用途進行合理分析與設計，進而使建筑具有較強的功能性，滿足人們生活和工作學習的需求。

1.3 土木工程建筑結構設計的原則

1.3.1 以人為本

在土建工程施工中，建筑單位應該結合人民群眾的需求進行設計與施工。隨著生活水平的不斷提高，人們對土建結構的要求更偏向于生態化的方向，他們希望可以接觸更多的自然環境，因此在土建工程的設計中，設計人員應該重視生態環保理念，旨在促進社會的可持續發展。設計人員應該保證土建工程周圍的自然環境與建筑中的環境相協調，不應出現較大的違和感，努力營造出人與自然和諧相處的氛圍。

1.3.2 選擇方案

土建工程施工應該嚴格按照施工要求來進行，其中，施工整體設計方案的質量直接決定了整個土建工程的施工質量，同時也會對結構設計方面產生很大的影響。因此，在選擇方案的時候，設計人員應該從整體考慮，本著科學嚴謹的態度來正確選擇施工方案。另外，設計人員還要從多個方面來考慮方案的科學性和合理性，例如，結合施工場地的地質情況、施工現場環境以及當地的氣候狀況等，充分考慮土建工程施工中所有的影響因素。設計人員應該重視地基設計，并且考慮地基變形問題，及時采取相應的措施來保證地基的牢固性[1]。

2 土木工程建筑結構設計存在的問題

2.1 土木工程安全性問題

從實際情況分析，在土木工程建筑結構設計方面存在一些問題，其可行性不太理想，設計沒有辦法真正投入到使用之中。同時，結構設計中還存在設計不牢靠的問題，這使得工程的安全性變成了一紙空談，要保證土木工程的安全性，則需要強化結構設計，選擇科學的設計方案，大力保障施工質量。但是目前我國的設計實力比較弱，施工人員在具體工作中也無法完全落實施工計劃，因而施工質量的優化仍是一大難題。

2.2 承重柱設計不合理

承重柱在結構中承擔梁和板傳遞的荷載，并把荷載傳遞到基礎。設計中如果承重柱的截面積不夠，或者設計強度不夠，就無法有效發揮抗壓抗震作用，當遇到地震或荷載過重等問題時承重柱就會出現裂縫、沉降，造成工程結構出現問題。另外，建筑結構中還有不設基礎的構造柱，這是為了增強結構的穩定性和整體性。在設計圖紙中要明確構造柱與承重柱的設計指標，如果混淆，結構質量就無法保證。

2.3 施工結構設計標準存在問題

在建筑行業，施工質量是人們最關注的一個話題。施工質量會受到設計的影響，如果設計不規范，施工質量也會隨之下降。在施工階段，設計出現問題會致使工期延誤，這里指的設計問題不僅是設計不合理性，還可能是遇到問題后沒能及時給出改進方案。究其原因，還是前期的調研工作沒有做到位，從而出現設計與實際不符。

2.4 工程結構設計造價控制中的問題

土木工程建筑結構設計中，在保證工程質量的前提下，要嚴格控制工程造價。工程結構設計目標不明確，導致設計過程中很多工作盲目下決定，無法實現預定的設計效果;另外，工程結構設計方案優化不足，導致整體設計工作完成后總體造價超出成本控制要求。

3 土木工程建筑結構設計問題解決措施

3.1 提升建筑設計者質量安全意識和設計能力

影響建筑結構設計質量、安全問題的因素多種多樣，設計工作者在實際工作中利用自己的專業能力做到細致、準確的考量，并對設計問題細致分析，做出科學的、專業的判斷。因此想要解決建筑結構設計問題，首先要提升設計者質量安全意識和設計能力。作為建筑設計工作者，要保持學習的習慣，不斷地去學習新技術、新工藝，豐富自己的專業知識，并且要在工作實踐中能靈活應用所學的知識，做到與時俱進，不斷創新自己的設計理念;其次，設計單位要重視本單位工作人員的教育培訓，為職工創造更多學習進修的機會。比如組織設計人員到國外或者更高一級學府進行研修，拓寬視野;最后，要加強對涉及人員思想道德、安全意識的培養，使他們不斷提升職業道德，在工作中把質量、安全問題放在首位[2]。

3.2 構造柱與承受柱方面

具體到構造柱與承重柱方面的設計，設計人員需對這兩個部分的結構有一定的認知，并明確這兩方面的實際承載情況。其中，承重柱的作用非常重要，不論是在平層還是低層建筑結構中都很重要。基于此，設計人員需將承重柱的承載原理明確，優先設計承重柱。在構造柱與承受柱方面的設計中，現階段的建筑設計人員通常會對構造柱作為第二承受柱，這會對構造柱的整體承載情況產生一定影響，進而影響到建筑結構的穩定性。若構造柱承受了額外的承載力，則會造成構造柱受力不均，進而造成構造柱的約束力較低，在這種情況下，若建筑出現震動，那么構造柱則無法承擔震動帶來的沖擊力，使得土建工程發生崩壞。其次，構造柱部分處于地圈梁之中，若沒有設置其他的輔助承載機制，那么構造柱的底部構件無法發揮力學中的抗剪切功能以及抗彎功能，若出現地質情況的問題，墻體則會由于穩定性而形成破裂，使得裂紋進一步擴展。還有，承重柱的截面經常會出現有效高度缺失問題，若有效高度不足，那么承重柱的截面高度則無法提高。針對此情況，部分設計人員會相應地削減截面高度，但這種方式沒有考慮到梁柱的剛性作用和效果，無法達到土建工程的基本抗震效果。

3.3 完善我國的建筑規范、標準及法律法規

目前我國的土木建筑行業發展迅速，工藝、材料、技術更替速度也快，土木工程建筑結構設計規范還需要結合行業發展不斷優化調整。設計工作講究有據可依，有章可循，應該及時總結吸收國內外現行的設計規范和技術標準，不斷優化完善建筑結構設計技術規范和標準，提升我國土木工程結構設計水平。另外，工程結構問題無小事，為了加強對建筑市場的質量控制，必須要在法律層面確立明確的法律規章制度。有了法律約束，就能提升設計者的崗位責任意識，為自己的工作成果負責，不會為了短期利益，盲目地為了完成任務而隨意設計。

3.4 土木工程建筑結構設計優化步驟

3.4.1 選擇合理的設計參數與變量

在房屋建筑工程設計的過程中，土木工程建筑結構設計需要采用更加有效的方式，充分考慮其中的各項參數與變量，對參數與變量進行嚴格的控制。一些參數與變量對建筑結構的整體影響不大，卻對建筑局部結構影響較大或很大[3]。在土木工程建筑結構設計的過程中，相應的設計人員需要對參數與變量有充分的考慮，從而更好地減少工作量，提高建筑工程的施工效率。

3.4.2 確定目標函數

在土木工程建筑結構設計優化之前，需要首先確定與目標相符合的建筑函數，通過建筑函數來進行失效概率等情況的計算，從中選擇有效的計算方式，使工程造價工作能夠更好地完成。

3.4.3 確定約束條件

土木工程建筑結構設計的優化需要通過有效的約束條件來實現對結構穩定性和牢固性的把握，進而采取更加有效的方式對土木工程建筑結構設計進行優化。要充分考慮所有約束條件的變化對土木工程建筑結構設計所產生的影響，確保房建筑結構處于最佳狀態。在土木工程建筑結構設計優化的過程中，房屋建筑所有的約束條件都需要通過有效的方式來進行落實，確保土木工程建筑結構設計與約束條件相吻合，更好地實現對相關設計方案的落實。

3.5 科學計算梁、板跨度

在建筑結構設計時，需要嚴格按照相關規定進行跨度計算，并根據建筑物實際情況來做相應調整。如果建筑物采用常規結構，那么可按照凈跨度1∶1來進行跨度計算;如果建筑物是寬扁梁結構，則不可采取前種方式來計算跨度。在設計梁板結構時，可將其看作變截面板;在設計扁梁結構時，需要先確定梁高與板厚之間的差異，如若無太大差異，那么在計算長度時，可直接計算梁中心，并根據相關參數來合理配筋[4]。

3.6 重視箱、筏基礎底板跳板的設計

在設計箱、筏基礎底板跳板時，需要合理優化對邊跨底板鋼筋，如果采用通長布置法，則無須增加通長筋，有利于減少材料浪費和損耗。不可使用計算跳板的方式來計算建筑物窗井部位，如若建筑物有地下室，則需要靈活考慮各項問題。

3.7 做好沉降計算工作

在基坑開挖時，坑邊地基土不會出現反彈狀況，但坑中心位置的地基土會受作用力影響，出現反彈情況，這種情況下可用人工方式來消除回彈部分。當建筑基坑較小時，坑底約束力便會增大，回彈可忽略，可根據基底附加應力來進行沉降計算;當建筑基坑較大時，則需要進行箱基沉降計算，做好安全儲備。

3.8 做好箍筋工作

進行建筑結構設計時，需要在其受力部位布設箍筋，尤其是在梁的受力部位，必須附加箍筋，將主梁、次梁的受力擴散于整個梁截面內，提高主梁抗剪強度，防止梁的實際受力超過其可承受范圍。通過附加箍筋的設計方式，能夠明顯提高主梁的延性，避免發生變形，次梁穩定性也能有所提升，可滿足建筑物施工需求。

3.9 保證結構設計的實用性和藝術性

建筑本身就是一件藝術品，因此，在進行設計的時候，設計人員應該將自己的想法體現在建筑風格上，從而使建筑更具有藝術性和實用性。在設計的過程中，設計人員應該把建筑的安全性放在首位，然后再考慮建筑的實用性和藝術性。設計人員應該減少建筑質量與建筑剛度之間的差異，以此來有效提高建筑物的使用壽命。在結構設計中遇到豎向布局時，設計人員應該把建筑的功能性放在首位，使建筑的豎向承重構件保持上下貫通，還可以利用轉換層來降低設計難度并控制建筑成本。

4 結語

綜上所述，在土建工程建設中，相關項目管理人員應該重視結構設計及其優化技術方面的工作，認真分析設計中出現的問題，并且明確設計原則、要點內容以及優化方向，并且從土木工程建筑結構設計和概念設計以及結構設計的實用性和藝術性等方面來進行合理優化，從而保證土建工程的整體施工質量。

參考文獻：

[1] 于洋.土建工程結構設計的優化技術研究[J].綠色環保建材，2019（04）：91，94.

[2] 趙文東.土建工程結構設計的優化技術研究[J].綠色環保建材，2018（12）：73，75.

[3] 彭麗.土建工程結構設計的優化技術研究[J].四川水泥，2018（08）：105.

[4] 魏守銅，王建成，左榮，等.土建工程結構設計優化技術[J].中華民居（下旬刊），2014（18）：33.