土木建筑工程結構設計原則及存在問題

李亮

（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建設中， 建筑結構的重要性較為突出， 為了促使后續土木工程項目得以優化運用， 需要確保建筑結構體系較為穩定可靠， 這也就需要從前期土木建筑工程結構設計環節著手，保障相應設計方案較為合理可行。 雖然現階段土木建筑工程結構設計水平不斷提升， 但是因為土木建筑工程結構的復雜性同樣也更高， 在設計處理中也就容易出現一些偏差問題， 影響著后續土木建筑工程結構處理效果， 應該引起相關設計人員高度重視，以便切實解決各類問題， 相關研究極為必要。

1 土木建筑工程結構設計原則

1.1 安全性原則

土木建筑工程結構設計應該首先遵循安全性原則， 要求確保相應土木建筑工程結構體系較為安全可靠， 對于后續長期應用過程中可能出現的各類事故問題予以防控。 基于這種土木建筑工程結構設計安全性原則的踐行來看， 設計人員應該注重從多個角度進行綜合把關， 嚴禁在任何方面出現疏忽大意心態， 尤其是對于各個設計標準以及設計規范的執行， 更是需要確保落實到位。 比如對于相應土木建筑工程結構設計中的抗震性能， 就需要設計人員進行綜合全面分析， 盡可能提升土木建筑工程結構體系的抗震以及隔振效果， 確保土木建筑工程得以安全可靠運用[1]。

1.2 實用性原則

土木建筑工程結構設計還應該重點關注于實用性要求， 以便促使相應土木建筑工程可以在后續發揮出自身應有的作用價值， 避免影響到建筑物使用活動的正常開展。 對于土木建筑工程項目的后續長期應用而言， 如果前期結構設計不合理， 則必然會影響到各個空間應用價值， 在出現空間資源浪費問題的同時， 也會干擾項目應用功能， 致使其實用性受到制約。 因此， 土木建筑工程結構設計應該以實用性為著眼點， 確保設計方案能夠從土木建筑工程的功能價值呈現入手， 促使相應設計方案能夠在優化指導后續結構施工建設的基礎上， 保障后續項目充分運用。 比如在土木建筑工程中應用框架結構就是比較常見的方式， 設計人員可以結合實際狀況進行最優處理， 以此增強土木建筑工程的實用價值。

1.3 經濟性原則

土木建筑工程結構設計還需要考慮經濟層面相關指標， 促使相應結構設計方案具備理想的經濟效益， 避免因為結構設計方面的偏差問題， 造成土木建筑工程項目出現造價超預算風險。 基于此， 設計人員應該在土木建筑工程結構設計中體現節約意識，要求在保障土木建筑工程結構體系安全性以及實用性的同時， 盡量壓縮成本。 當然， 現階段很多項目也積極開展限額設計， 更可以實現對于土木建筑工程結構設計的優化控制， 在經濟層面的把關效果較為突出， 值得推廣運用[2]。

1.4 可行性原則

土木建筑工程結構設計還應該考慮到后續施工建設環節， 要求促使相應土木建筑工程結構設計方案具備理想的可行性， 能夠充分發揮出自身應有的指導作用。 這也就需要盡量避免在土木建筑工程結構設計中出現和現場不協調問題， 以此規避可能出現的工程變更現象， 對于后續各個結構組成部分予以精細化指導。 比如針對土木建筑工程結構設計方案中所有材料的選用就需要予以兼顧， 以此促使相應土木建筑工程結構設計方案更具施工可行性和指導價值， 避免因為材料方面的忽視， 影響到土木建筑工程結構設計成效。

2 土木建筑工程結構設計存在問題分析

2.1 環境因素考慮不充分

土木建筑工程結構設計存在的問題首先表現在考慮不全面上， 尤其是對于現場環境因素的考慮，因為存在著一些較為明顯的欠缺問題， 必然也就難以促使相應結構設計方案較為合理可行。 在當前土木建筑工程結構設計工作開展中， 一些設計人員存在著明顯的錯誤觀念， 認為結構設計工作的開展只需要遵循相關標準和規范即可， 即使考慮項目實際狀況， 也往往是關注于項目后續使用要求， 缺乏對于現場環境因素的思考， 進而導致土木建筑工程結構設計缺乏較強的可行性。 此外， 因為現場環境因素對于土木建筑工程結構的影響是多方面的， 涉及到的因素相對較多， 比如土壤狀況、 溫度、 濕度以及地下水等， 都會對于土木建筑工程結構體系產生影響， 需要設計人員進行綜合考慮， 而任何一方面考慮不到位， 存在較為明顯的遺漏， 都會影響到結構設計效果， 成為當前不容忽視的問題[3]。

2.2 基礎結構設計不合理

土木建筑結構設計存在的問題還表現在基礎結構方面， 基礎結構作為整個項目結構體系中至關重要的組成部分， 一旦在設計處理中存在明顯偏差問題， 導致相應基礎結構的承載力不足， 或者是均勻性欠佳， 必然也就會導致相應結構體系的穩定性以及安全性受到影響。 具體到土木建筑基礎結構設計中， 存在的問題除了受到上述環境因素考慮不當帶來的影響外， 往往還和設計人員缺乏對于基礎結構常用方式的了解有關， 因為沒有能夠密切結合現場地基狀況進行針對性處理， 在相應設計方案的選用中存在著較為明顯的不匹配問題， 則必然也就會影響到基礎結構設計方案的合理性， 尤其是在相應基礎結構的承載力把控方面， 很可能出現嚴重偏差問題， 應該引起設計人員高度重視。

2.3 結構方案選擇不當

土木建筑工程結構設計存在的問題還表現在結構方案選擇上， 對整個土木建筑工程項目至關重要，且設計難度相對較大的任務， 直接決定著后續土木建筑工程項目的應用價值。 在相應結構方案選擇中，設計人員往往需要綜合考慮多個方面的要求， 確保設計工作不僅僅要保障相應結構體系的穩定性以及安全性， 還需要考慮到項目經濟效益以及后續實用價值， 進而對設計人員提出較大挑戰， 極容易因為考慮不夠全面而出現設計問題。 比如對于當前土木建筑工程結構設計中比較常用的框架結構以及剪力墻結構的選擇， 因為設計人員沒有能夠具體針對相應土木建筑工程項目進行綜合分析， 缺乏對于項目功能價值方面的分析， 也沒有能夠具體明確不同空間的布置狀況， 進而也就會致使相應結構方案的選擇設計不夠合理， 極容易出現設計偏差問題。 當然，土木建筑工程結構方案選擇不當問題不僅僅表現在主體結構型式的選用上， 往往還表現在一些具體內容上， 比如對于土木建筑工程結構構件的配筋率，因為缺乏準確設定， 也會影響到相應結構體系的應用效果[4]。

2.4 抗震設計不準確

土木建筑工程結構設計存在的問題還表現在抗震性能方面， 因為相應結構體系的抗震性能得不到保障， 必然也就會影響到土木建筑工程結構體系的應用價值， 很可能在地震影響或者是其他外部作用力下， 出現嚴重變形或者是坍塌風險。 具體到土木建筑工程結構設計中存在的抗震性能不足現象進行分析， 首先表現在主體結構設計上， 因為相應主體結構中各個構件的設計運用不夠理想， 相互之間的協調性存在明顯缺陷， 最終必然也就會影響到結構體系的抗震性能， 尤其是在各個關鍵節點上， 因為缺乏準確計算分析， 就容易出現受力失衡現象， 無法形成較為理想的抗震效果。 此外， 在土木建筑工程結構設計中運用專門的抗震設施時， 因為抗震設施的選擇不合理， 或者是布置位置以及布置方式不合理， 都會影響到自身應有抗震性能的表達， 成為不容忽視的重要影響因素。

2.5 設計方法滯后

土木建筑工程結構設計存在的問題還具體表現在設計方法上， 因為當前很多土木建筑工程結構設計工作依賴于傳統滯后的設計方式， 不僅會明顯增加出現設計偏差問題的幾率， 還會影響到最終設計方案的呈現效果， 致使相應設計方案的應用價值受損， 給后續施工建設階段也會增加負擔。 現階段土木建筑工程結構設計工作開展依然存在部分依賴于傳統二維平面設計手段， 雖然確實表現出了理想的信息化水平， 也能夠替代設計人員完成一些復雜的計算任務， 但是面臨著越來越復雜的土木建筑工程結構體系， 這些傳統設計方法很難形成良好勝任力，明顯增加了設計人員的工作壓力， 有待于未來不斷創新優化[5]。

3 土木建筑工程結構設計問題的解決策略

3.1 充分考慮環境因素

土木建筑工程結構設計應該首先從所有參考因素著手， 要求確保相應設計工作可以表現出理想的合理性和可行性， 避免因為現場環境因素的考慮不到位遺留隱患。 在土木建筑工程結構設計中考慮所有環境因素影響時， 設計人員除了要重點明確土木建筑工程結構設計相關標準和規范， 同時掌握土木建筑工程的應用功能以及使用年限等基本因素， 還需要重點從現場環境著手進行綜合分析， 對土木建筑工程項目所處區域進行全方位探討， 尤其是對水文地質狀況、 土壤酸堿度以及當地氣候狀況， 都需要分析其可能對土木建筑工程結構帶來的影響， 進而更有目的地進行土木建筑工程結構設計優化， 促使相應設計方案可以和現場環境較為協調匹配， 切實規避各類結構安全隱患和威脅因素。

3.2 優化基礎結構設計

土木建筑工程結構設計還需要重點從基礎結構著手， 設計人員應該以確保基礎結構的穩定性， 針對當前影響基礎結構設計效果的各個因素予以積極防控。 為了切實優化土木建筑工程基礎結構設計效果， 設計人員同樣也需要注重從現場環境條件著手予以分析， 了解現場地基狀況以及水文狀況， 進而有針對性地予以處理， 確保基礎結構能夠形成良好的適應能力， 可以有效提升其整體應用價值。 比如土木建筑工程項目所處區域如果存在典型的軟土地基， 在基礎結構設計時也就需要表現出較強的針對性， 確保基礎結構能夠針對軟土地基形成改良加固效果， 避免在后續出現較為嚴重的不均勻沉降以及變形問題。 從基礎結構型式選用來看， 土木建筑工程結構設計人員同樣也需要重點考慮到基礎結構應用的功能價值， 尤其是需要密切結合土木建筑工程項目對于地下空間的開發利用要求， 促使相應基礎結構設計方案能夠形成理想的匹配效果， 由此更好增強基礎結構應用價值[6]。

3.3 優選結構方案

土木建筑工程結構設計工作優化還需要具體關注于主體結構方案的恰當選用， 以便促使相應主體結構方案較為適宜合理， 可以在滿足基本安全性要求的同時， 進一步提升土木建筑工程項目實用價值?；谠摲矫嬖V求， 設計人員應該首先明確土木建筑工程項目的基本需求， 尤其是對于項目類型以及后續應用功能要求， 更是需要進行綜合考慮， 以便保障相應結構體系較為適宜合理， 由此規避主體結構方案選擇不當產生的功能受損問題。 在此基礎上，設計人員還需要重點考慮到主體結構的耐久性， 確保其可以在土木建筑工程項目的使用年限內得以可靠運用， 尤其是對于土木建筑工程結構的各個構件，更是需要引起設計人員高度重視， 以便盡可能規避因為任何構件出現缺陷隱患產生不利影響。 比如針對土木建筑工程結構中混凝土構件的配筋率就需要嚴格把關， 結合具體要求以及相關標準， 確定好最優配筋率[7]。

3.4 優化抗震設計

土木建筑工程結構設計優化還需要重點提升整個結構體系的抗震性能， 以便促使項目得以表現出理想的安全性， 能夠在地震作用下， 避免出現嚴重損傷問題。 基于土木建筑工程結構抗震設計工作的開展， 設計人員應該首先明確土木建筑工程項目的抗震等級要求， 進而以此為目標進行具體設計處理，避免出現根本性偏差錯亂問題。 在此基礎上， 設計人員應該重點結合基礎結構以及上部結構進行綜合分析， 明確項目相應結構體系的傳力路徑， 根據相應傳力路徑來進行抗震方面的分析， 確保土木建筑工程結構體系可以形成較為理想的抗震效果， 避免因為受力方面的偏差問題， 導致整個結構體系的抗震效果受損。 另外， 土木建筑工程結構抗震設計還需要靈活運用各種專業抗震設施， 尤其是對于減震器的應用， 更是需要設計人員結合不同土木建筑工程結構體系進行優化布置， 促使其在應用到恰當位置， 可以形成理想的地震作用力緩沖效果， 對于土木建筑工程結構形成良好保護。

3.5 運用先進設計技術

土木建筑工程結構設計優化還應該得益于設計方法的創新運用， 以便促使各類新技術對設計人員形成有力輔助， 降低設計工作難度。 相對于傳統二維平面設計模式， BIM等先進輔助設計手段的應用可以表現出更強的作用價值， 設計人員可以依托該類技術手段， 更好實現對于所有結構設計任務的靈活處理， 且可以借助于碰撞檢測以及設計優化等方式， 確保最終設計方案更為合理。

4 結語

綜上所述， 土木建筑工程結構設計優化工作開展應該重點考慮到現階段存在的各方面問題和缺陷，以便在明確結構設計原則的基礎上， 有效解決相關問題， 最終確保土木建筑工程結構設計方案較為合理可行， 規避設計環節出現的隱患。