土木工程結構設計存在的問題及設計方法分析

蘆麗

（晉中市建筑勘察設計院， 山西 晉中 030600）

在現階段土木工程項目設計工作開展中， 因為結構設計作為整個土木工程設計工作的核心任務，一旦出現偏差問題， 則很可能影響到土木工程項目的安全應用效果和使用功能價值， 應該引起設計人員高度重視。 土木工程結構設計水平雖然正在不斷提升， 但是因為項目整體復雜性更為突出， 結構設計難度同樣比較大， 也就容易在設計處理中出現一些偏差問題， 影響土木工程結構設計品質， 要求設計人員選擇適宜合理地優化方法予以改進和完善。基于此， 針對土木工程結構設計存在的問題及其設計方法進行研究極為必要， 成為優化土木工程結構設計方案的重要路徑。

1 土木工程結構設計概述

在土木工程項目結構設計工作開展中， 其主要是圍繞著土木工程項目的建筑功能進行有效設計，促使其可以形成契合后續土木工程項目應用需求的結構方案， 同時對后續土木工程項目施工建設予以優化指導。 基于土木工程項目的構建來看， 結構的重要性不容忽視， 如果土木工程項目結構方面存在較為明顯的偏差問題， 不僅會影響到土木工程項目后續長期應用的安全性和耐久性， 還會直接影響其使用功能， 導致土木工程項目空間出現浪費問題，應該引起設計人員高度重視[1]。

具體到土木工程結構設計工作的開展中， 設計人員應該重點圍繞著方案設計、 結構分析、 構件設計以及繪制施工圖等關鍵環節進行優化落實， 確保最終土木工程結構設計方案能夠具備較強應用價值。結合當前土木工程結構設計工作面臨的要求來看，設計人員應該重點考慮到以下幾個方面： 首先， 土木工程結構設計應該考慮到項目功能要求， 確保相應結構體系可以實現整體空間的合理規劃以及內部空間的合理劃分， 以此更好促使土木工程項目得以優化運用， 避免出現功能價值受損問題； 其次， 土木工程結構設計還需要考慮到美觀性要求， 這也是當前人們對于土木工程項目要求相對較高的一點，避免在審美方面出現嚴重偏差問題， 盡可能促使土木工程項目具備更強的藝術性和視覺吸引力； 再次，土木工程結構設計還應該體現較強安全保障作用，能夠針對土木工程項目后續長期應用過程中出現的嚴重不穩定因素予以防控， 確保其得以形成理想應用效果， 尤其是在使用年限內， 更是需要確保其具備理想安全保障作用， 避免在結構方面出現變形或者是坍塌風險； 另外， 土木工程結構設計還需要考慮到方案的可行性， 不僅僅要促使相應結構設計方案符合土木工程項目現場實際狀況， 還需要確保其在經濟層面以及技術層面具備理想可行性， 以此更好發揮出土木工程結構設計方案的施工指導作用， 盡可能降低后續土木工程項目出現變更問題的幾率[2]。

2 土木工程結構設計常見問題分析

2.1 設計標準不明確

土木工程結構設計在現階段存在的問題首先表現在最初的設計標準不夠明確上， 因為相應設計標準選擇不當， 或者是在具體執行中存在著一些明顯的偏差問題， 則必然會嚴重影響到土木工程結構設計方案的合理性， 甚至出現一些嚴重違規內容， 應該引起土木工程結構設計人員高度重視。 在土木工程結構設計中， 因為當前建筑面臨著越來越復雜的使用功能及外觀要求， 涉及到的標準以及規范相對較多， 且很多標準對于不同土木工程項目的規定也存在著差異， 進而也就容易導致設計人員出現理解上的偏差， 無法對相應設計標準予以準確應用。 一旦土木工程結構設計標準的選用不當， 后續相應設計工作必然也就會受到影響， 成為不容忽視的核心影響因素。

2.2 參考資料不全面

土木工程結構設計工作的開展并非憑空進行，設計人員應該參考大量資料， 由此促使相應土木工程結構設計方案更為適宜合理， 可以表現出較強的可行性價值。 但是在相應參考資料方面， 現階段依然存在著較為明顯的問題和缺陷， 很多土木工程結構設計人員就是因為無法及時獲取較為詳細全面的信息資料， 或者是獲取的參考資料不夠準確精細，造成土木工程結構設計方案不夠合理， 隨之影響到最終土木工程結構設計效果。 因為土木工程結構設計工作需要參考的資料不僅包括一些通用的標準和規范， 還涉及到了大量相似項目的成果總結及經驗、教訓的學習， 以及自身相關資料信息， 尤其是現場水文地質資料以及周邊既有構筑物信息， 都會對于土木工程結構設計提出要求， 如果土木工程結構設計人員出現忽視問題， 則必然會產生不利影響和危害[3]。

2.3 計算分析不準確

土木工程結構設計在當前存在的問題還具體表現在計算分析工作上， 因為相應計算分析工作不夠準確可靠， 存在著較多的偏差問題， 隨之必然也就會影響到最終土木工程結構設計方案的應用效果。在土木工程結構設計中， 為了確保相應結構體系具備理想的穩定性和安全性， 必然需要確保土木工程結構的各個參數信息較為準確可靠， 如此也就需要設計人員在獲取基本參數信息的同時， 能夠予以準確計算分析， 而計算分析方面的偏差問題必然也就會影響最終設計效果。 具體到計算分析不準確的問題形成中， 除了相關基礎數據獲取不夠準確外， 往往還表現在計算分析方法選擇不當， 或者是計算分析技術選用不合理， 最終導致土木工程結構設計不夠理想。

2.4 結構方式選用不當

土木工程結構設計在現階段存在的問題還表現為具體結構選型不當， 因為結構方式的選用不合理，必然也就會影響到最終土木工程結構設計效果， 成為不容忽視的關鍵問題。 基于這種土木工程結構方式選用不當的具體表現進行分析， 主要在基礎結構和上部結構兩個方面， 如果基礎結構選型不當， 則必然會導致相應土木工程項目的整體穩定性得不到保障， 容易在后續長期應用過程中出現不均勻沉降，甚至是偏斜問題； 如果上部結構設計不合理， 則同樣也會影響到土木工程項目應用安全性， 同時也會導致其實用功能受到制約[4]。

2.5 結構材料應用不合理

土木工程結構設計在現階段存在的問題還表現在具體結構材料選用上， 因為設計人員雖然在結構施工中明確了各類土木工程結構材料選用標準， 對于具體型號和標號能否給予明確， 但是容易出現一些選用不準確和不適宜的問題， 進而也就容易導致土木工程結構設計方案的知識作用受損， 難以形成理想的施工可行性效果。 比如在土木工程結構體系中至關重要的混凝土、 鋼筋、 焊材以及砌塊等材料，沒有結合土木工程結構實際狀況進行合理選擇， 必要也就導致相應的土木工程結構受到影響， 應該引起高度重視。

3 土木工程結構設計優化方法

3.1 明確設計標準

在土木工程結構設計工作優化中， 設計人員首先應該注重明確設計標準， 確保相應設計標準能夠對具體工作的開展予以指導， 盡可能規避設計工作中出現的明顯偏差問題。 在土木工程結構設計標準明確中， 設計人員應該全面了解當前土木工程行業有關于結構設計的所有標準和規范， 進而針對這些標準規范和自身項目的匹配性進行分析， 從中選擇出最為適宜合理的設計依據， 用以指導土木工程結構設計工作開展。 具體到土木工程結構設計工作具體開展中， 當面臨具體設計任務和目標時， 為了體現出較為理想的設計效果， 設計人員更是需要注重選擇相匹配的設計依據， 同時滿足土木工程項目結構設計方案的可行性以及功能性， 對于所有設計標準予以靈活選用， 這也就必然對于設計人員提出了較大挑戰， 要求其不僅要熟悉所有土木工程結構設計相關標準和規范， 還應該具備設計靈活度[5]。

3.2 充分參考所有資料

土木工程結構設計工作優化還需要確保設計人員具備較為充足的參考資料， 這些參考資料不僅包括上述所有設計標準和規范， 還需要重點考慮到土木工程項目自身相關的所有資料， 設計人員在參考運用這些資料的基礎上， 才能夠更好予以優化處理，確保設計方案的合理性以及可行性較高。 基于此，設計人員在工作開展前應該注重進行全面調查， 在掌握土木工程項目前期所有資料文件的基礎上， 還需要針對項目現場所有資料進行收集， 比如土木工程項目施工現場的水文地質狀況、 周圍構筑物分布狀況以及自然氣候條件等， 都需要設計人員予以充分調查和運用， 避免土木工程結構設計方案和這些因素存在沖突矛盾。 比如在土木工程結構設計中為了提升結構體系的安全性以及穩定性， 設計人員就需要重點關注于項目所處區域的風力狀況以及雪壓狀況， 進而更好實現相應結構設計方案的針對性處理， 避免因為未來土木工程項目面臨較大的風壓或者雪壓， 導致其結構穩定性出現隱患。 此外， 為了更好優化土木工程結構設計方案， 設計人員應該關注的參考資料除了項目自身各方面情況， 往往還可以參考解決既往土木工程項目優秀案例， 力求在結合自身項目實際狀況的基礎上， 吸收有價值的設計方法， 最終更好提升土木工程結構設計水平。

3.3 保障計算準確度

土木工程結構設計優化還應該落腳到具體計算工作上， 設計人員應該確保所有計算分析任務得以規范有序落實， 避免該方面的任何偏差問題， 影響到后續土木工程結構體系的安全性和可靠性。 在土木工程結構設計中相關計算分析工作執行時， 設計人員應該首先結合相關目標和任務， 選擇適宜合理的計算分析方法， 尤其是對具體公式的選用， 更是直接決定著計算分析結果的可靠性。 這也就需要設計人員逐步積累豐富工作經驗， 能夠在處理計算分析任務時， 選擇最為匹配的方法， 由此更好提升計算合理性。 比如在計算土木工程樓面活荷載時， 設計人員就需要結合相應規范， 選擇較為適宜合理的計算方法， 確保土木工程中的各個空間的樓面活荷載均可以得到準確計算處理。 因為當前土木工程結構設計復雜性更為突出， 涉及到的相關計算分析任務也更為繁雜， 不僅僅計算量增加， 涉及到的參數也相對更多， 如果依然依靠人工計算或者簡單的計算機輔助計算分析方法， 往往很難形成理想結果，設計人員應該積極引入運用一些先進輔助計算分析技術， 尤其是一些自動化計算分析工具， 更是應該予以充分運用， 以便由此更好提升計算分析準確度，更好為土木工程結構設計服務。 另外如BIM技術應用于復雜土木工程設計時， 可以有效避免各工種的碰撞， 為后期施工提供較大的便利。

3.4 優化結構型式

土木工程結構設計優化工作還需要具體落腳到結構型式選用上， 無論是基礎結構選型， 還是上部主體結構選型， 都需要引起設計人員高度重視。 在土木工程基礎結構優化選型時， 設計人員應該綜合考慮場地土質狀況、 建筑物地基基礎設計等級等，對于地基結構的持力層以及水文地質狀況進行綜合分析， 進而明確基礎結構的設計要求， 確保相應基礎結構在選型中能夠形成較強的穩定性， 避免因為缺乏對于現場實際狀況的適應而出現基礎結構不穩定問題。 比如在土木工程所在區域存在軟土地基時，設計人員就需要針對性地進行地基處理、 基礎選型，確保其處理后的地基可以滿足上部結構的承載力及穩定性要求， 避免在承載能力方面出現嚴重偏差問題。 在土木工程上部主體結構設計時， 設計人員則需要在確保結構體系符合安全性以及功能性要求的基礎上， 更好圍繞著結構型式進行優化， 保障其能夠具備較強適應性和協調性， 并選擇經濟合理的方案， 可以最終更好提升土木工程結構體系的應用價值。 在土木工程結構上部結構優化設計時， 設計人員除了要重點考慮到結構體系的整體布局優化， 往往還需要考慮到一些結構細節， 比如對于嵌固端的設計運用就需要引起重視， 避免在該方面形成設計隱患。

3.5 合理選擇結構材料

土木工程結構設計優化還應該從材料著手， 設計人員應該綜合考慮到不同結構材料的應用效果，結合土木工程項目的建設要求以及現場環境條件，確定最為合理的結構材料， 并且對其具體應用型號予以明確， 以此更好實現土木工程結構設計方案的優化， 同時促使其對土木工程結構施工建設提供可靠指導。 在土木工程結構材料選用設計中， 設計人員應該首先掌握不同結構型式對于材料的要求， 進而具體到各類材料上進行細化， 避免任何一類結構材料的選用不合理出現隱患。 比如當前土木工程結構設計中比較常用的材料有混凝土、 鋼筋以及砌塊等， 設計人員應該結合這些結構材料在不同結構構件中的應用需求進行針對性分析， 保障材料在應用到結構中后可以發揮出最優作用價值。 當然， 針對不同材料之間的搭配也需要優化設計， 以便切實提升相應構件的應用性能， 比如對于混凝土結構中的含鋼率及混凝土用量就需要優化設計， 以便更好發揮出鋼筋材料的應用價值。

4 結語

綜上所述， 土木工程結構設計工作的開展難度較大， 為了促使相應結構設計方案較為適宜合理，設計人員應該首先分析明確常見問題， 基于設計標準不明確、 參考資料不全面、 計算分析不準確、 結構方式選用不當以及結構材料應用不合理等問題予以改進處理， 最終形成理想設計方案。