淺析土木工程建設房屋建筑結構的設計問題

王舒麗

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西太原 030032）

0 引言

房屋建筑結構設計的核心功能是為以后的建設工作提供規范的指引，確保項目的順利進行，其對確保工程建設的質量起到至關重要的作用。土木工程是建筑工程的主體，它直接影響著工程建設的效率和質量。但就目前國內土木工程設計的現狀來看，由于土木工程設計的技術和方法都存在著許多問題，這就給工程建設帶來了很多的制約，這也給了我們建設項目的順利進行帶來了一些限制。因此，對土木工程的結構設計進行深入的分析和研究具有很大的意義，必須要有專業人員來進行全面的分析和評估，一旦發現異常，就必須要找出問題的原因，然后采取相應的措施，才能確保整個工程的順利進行。

1 房屋建筑結構設計概述

1.1 定義

結構設計分為上部結構設計和基礎設計兩大類。結構分為框架、砌體、磚混結構、剪力墻、筒中筒、框架-核心筒、輕鋼、框架-剪力墻、鋼結構等。根據工程地質調查報告所涉及的上部結構類型、上部結構的荷載作用，對地基承載力、內力、配筋進行驗算，并確定地基基礎的范圍和所采取的結構措施。另外，在地質調查報告的分析中，設計者必須明確判斷地質數據中的場地評價、基礎選型，并根據地質剖面圖和各土層的物理參數，進一步評價場地的土層分布、地質結構、場地的穩定性和均勻性，從而為基礎的確定、基礎沉降數據、基礎不利地質條件的分析奠定基礎。例如，地質報告上寫著“勘測時可看到地下水”，如果是有不透水的土層，如有地下室，則必須考慮水壓，防止因地基中的水無法排出而引起的一系列問題。在進行房屋結構的設計時，設計者要充分考慮房屋的實用性、可靠性、穩定性和美觀性，使房屋的結構設計達到最大程度，同時也要合理地控制結構的造價。住宅建筑的結構設計應遵循以下3個方面：①編制科學、合理的建筑設計方案；②有關部門和工作人員對此設計進行了審查和分析；③經審查后，根據這些資料繪制出相應的施工圖紙，為以后的施工作業提供了可靠的參考。

1.2 房屋建筑結構設計原則

1.2.1 合理性

在進行土木工程結構的具體設計時，必須從各個方面進行全面的分析，確定其基本要求，從而保證其本身的功能。安全是進行項目建設的前提，因此必須確保設計的安全。土建工程的設計有任何不合理之處，都會給工程的總體安全帶來一定的影響，因此必須對其進行合理的分析和探討。在進行土木建筑結構設計時，必須綜合考慮各種實際情況，尤其是在進行工程選址時，要全面分析所選地點的地質構造，使其符合所選的地質環境，從而保證工程的施工質量和穩定性。

1.2.2 高效性

在整個建筑結構設計中，既要明確設計圖紙，又要保證方案的依據，因此，必須堅持有效的原則。在建筑設計過程中，充分利用各種來源信息，充分體現建筑結構的設計特征，并充分利用各種信息進行資源整合，以提高建筑結構的設計效率。在設計過程中，設計師要突出建筑結構的難點和重點，并對難點進行探討，確保其設計的針對性，從而提高后期的設計效果，避免出現不必要的失誤。在進行整體結構的設計和完善過程中，必須堅持結構設計的高效性，及時地分析結構設計中存在的問題，并從總體上考慮到整個結構的設計，使其能夠更好地適應今后的工程施工工作。

1.2.3 完整性

要充分發揮土木建筑結構設計的價值，必須遵循整體的原則，集中考慮各個方面的問題，以防止出現的各類缺陷。設計者要對后期的設計進行全面的分析和調整，將重點放在項目的薄弱之處，并根據國家的嚴格審查標準，對后續的土木工程施工進行指導，從而保證項目的順利進行。建筑結構設計中的任何一個環節或缺陷，都會對整個土建結構的設計工作產生負面的影響，同時也會對今后的建設與發展產生一定的安全風險。因此，必須遵循整體性原則，確保建筑結構的安全，從而為今后的建筑設計與發展提供可靠的保障[1]。

2 現階段土木工程建設房屋建筑結構設計中存在的問題

2.1 基礎結構設計中的問題

地基工程的設計質量是影響房屋結構整體質量的關鍵因素。如果地基的設計有任何的偏差，將會極大影響到整個工程的整體效果，也會給以后的工程帶來很大的安全風險，甚至會造成二次返工，造成不必要的經濟損失，減緩施工進度，降低施工效率。因此，建筑設計人員必須更加重視地基的設計。例如基礎工程，在正式設計前，有關部門會對工程的地質情況進行詳細的勘察，如果因為造價、測量工作不到位、不科學等原因，導致基礎資料的缺失，設計人員很難準確地估算出地基對基礎的承載力，進而導致結構的變形，對居民的生命和財產造成極大的危害。

2.2 墻體結構設計中的問題

近年來，我國在住宅建設中提出了綠色環保、節能降耗的發展戰略目標，所以在對墻體結構加以設計時，除了要考慮其結構的質量與承載性能等問題之外，還要全面落實綠色環保的方針。而在土木工程施工中，墻體結構設計中最常見的問題就是僅僅關注墻體的承載力，而忽略了墻體保溫、供熱制冷等方面的問題。這個問題會造成住宅在后期的使用中不具備應有的保溫、隔熱、換熱等性能，給居民的使用體驗造成很大的不利影響。最終，只能對墻體進行二次改造，既提高了工程造價，又損害了施工企業的聲譽和形象，從而降低了企業的經濟效益。

2.3 細節結構設計中的問題

在土木工程施工中，施工的細節包括排水、圍護、電路、通風等。設計中的細節設計與住宅未來的使用有著密切的聯系，其中的不足主要表現在：設計細節上的差異、矛盾引起的設計變更、二次返工問題、圍護設計不當導致室內采光不足等。設計變更不僅會造成不必要的經濟損失，而且會極大地影響到工程進度，嚴重影響到以后的工程建設。二次返工，增加工程造價，延誤施工進度。不合理的圍護設計將會影響工程的進度和工期。由此可以看出，在建筑細節設計中出現的問題，與后面的施工工序有著密切的關系[2]。

2.4 橫挑梁的荷載設計過小

承重柱是房屋結構的主要組成組織，它承擔著整個房屋的所有荷載，其承載力的強弱取決于其截面的尺寸。但在具體的設計過程中，一些設計者為了減少工程造價，往往會減少承重柱的截面面積，從而增大梁柱的線剛度比，從而影響到后期的施工安全性、可靠性和穩定性，從而使承重柱與施工規范要求不一致，容易發生倒塌。

2.5 安全消防問題

隨著社會的迅速發展，城市的建設工作得到了廣泛的發展，各地的建設項目也隨之產生了。住宅的功能與其內部結構的設計有著密切的關系，而那些具有良好綜合性能的住宅，其結構必然會呈現出一些復雜的特點，從而對其設計的安全性提出了更高的要求。有些住宅建設項目在進行設計時，往往會選用易燃物質，以提高建筑物的美感，達到降低工程造價的目的，從而造成住宅建筑在發生火災時，難以有效地控制火勢，造成人員傷亡。因此，在進行房屋建筑結構設計時，必須重視建筑的火災安全設計，并根據不同的實際情況，選用適當的防火措施，提高建筑的整體防火能力。

3 解決土木工程建設房屋建筑結構設計問題的有效策略

3.1 充分應用現代計算機技術建模

在正式進行房屋結構設計前，工作人員可以利用電腦技術把整個項目的所有信息錄入相應的軟件系統中，使其三維模型實現數字化，并據此進行設計工作。在傳統的結構設計中，由于設計人員之間的溝通不夠充分，導致了電氣、通風、給排水等設計過程中出現了各種沖突、矛盾等問題。三維設計模式的運用，使設計人員、施工人員能更清晰、更直觀地了解各個項目的設計狀況，并能在最短的時間內發現設計的矛盾，并加以處理，或對各個項目進行規范、合理的設計，避免設計上的矛盾。同時，通過對BIM技術的運用，使整個房屋的總體設計方案得到了完善和優化，避免了在實際工程中發生的設計變更和二次返工現象，為工程的順利進行提供了有力的保證[3]。

3.2 精確核算房屋建筑結構地基承載能力

在房屋建筑結構的基礎上，設計人員必須準確計算基礎的承載力，以提高其安全性和可靠性。首先，在建設之前，業主會向地質勘探單位提出，要嚴格按照有關規范進行勘察，確保勘察結果的真實和準確。其次，根據勘察結果，設計人員選擇了最適合的方法進行基礎承載力的計算。在完成基礎承載力的計算之后，還要對梁、柱等基礎的合閘進行精確的計算，并對其進行驗證，從而為結構的穩定和安全打下良好的基礎。

3.3 健全房屋建筑結構設計

房屋建筑工程質量是結構設計的關鍵，所以，在保證工程質量達到要求的前提下，設計人員要合理地控制工程造價，使其處于可承受的范圍之內。土木工程建設投資主管必須正確認識經濟與建設質量的關系，了解企業的利益與工程質量的互動關系，并督促設計者不斷完善、優化施工方案，使其既能滿足設計要求，又能降低施工費用。

3.4 改革創新設計構思與思想

隨著現代經濟和科學技術的飛速發展，我國的土木工程也迎來了一次重大的變革，那就是在保證工程質量的前提下，采用綠色、環保、節能等技術，既要保證工程的安全性，又要讓居住民眾有良好的使用體驗。例如，在室內的規劃中，增加窗子的大小，可以有效地增加室內的空氣流通，使室內變得更加明亮，并具有自動降溫、節能減排的功能。要實現設計理念、設計理念、設計維度的變革與革新，除了要具備高專業、高技能之外，還要具備相應的專業素質，同時還要不斷學習國內外先進成功的建筑設計理念，并結合工程實際情況加以合理應用，從根本上改變設計人員的理念與思想[4]。

3.5 對挑梁的荷載進行合理化設計

對于上述的挑梁問題，只要進行科學的、合理的設計，就可以有效地控制承壓部位的應力，增強結構的協調性和均衡性。在設計橫梁時，盡量提高其承受壓力的能力。從吊梁的觀點來看，正因為它的體積小，它的承壓面積和承載力都很低。但由于自重的優點，它的延展特性得到了增強，當它受到縱向力的影響時，它就會自動地增強它的抗脆性。所以，在考慮挑梁荷載時，必須依據實際情況，合理、精確地選取承重構件。

3.6 加強重點難點復雜部位的分析化解

在土木工程結構設計中，總是會出現一些比較復雜、比較棘手的問題。每一次出現這樣的問題，都要按照“連就連，分就能分清楚”的原則，將所有復雜的問題都分解開來，在計算模型中，要將所有的假設和條件都清晰地表達出來，這樣，就可以保證建筑的安全性和經濟性。在具體的設計中，一方面要重視構件的連接，另一方面要考慮到構件的質量和質量，以提高構件的安全性，這樣的構件通常不多，不會對整體的經濟產生太大的影響，而對于大量的墻體、板、梁、柱等構件，則要精打細算，既要保證安全，又要節約。

3.7 防火設計

在進行室內結構防火設計時，有關人員要充分考慮地域的特殊性，充分利用通風、光照等可再生能源，縮短照明用電的時間，減少建筑物的電力供應壓力，減少建筑物的著火概率。首先，在建筑內部，消防設計應考慮到疏散通道的合理布置，并采取相應的措施來控制火災的蔓延和撲救，并對不同的空間布局進行科學的規劃，盡量減少火災的傳播。其次，目前的建筑物一般都是鋼結構，所以應該加強這些結構的耐火能力，這樣可以保證火災發生后，房屋的支撐部分不會輕易坍塌，從而為逃生爭取更多的時間。鋼結構可以使用專用的耐火漆進行噴涂，而且還可以極大地改善建筑的隔熱性能。最后，防火分區的設置也要符合相關的安全標準，同時將墻體、門窗等裝置合理地結合起來，以保證建筑空間在某種程度上具有隔斷功能[5]。

4 結語

將新的設計理念和思路引入建筑結構設計中，既可以優化建筑結構的空間布局和工程質量，又可以保證建筑結構的受力特性、客觀條件等，從而達到建筑結構的美觀和合理。在此基礎上，通過對建筑結構的優化，充分考慮了業主對住宅的美學和實用價值，從而促進了我國建筑業的發展，提高了企業的市場競爭力。