土木工程建筑結構設計問題及解決策略研究

陳立星

（廣西財經學院，廣西 南寧 530007）

土木工程建筑結構設計的質量對于建筑物安全性、經濟性、可靠性有著重要影響。建筑物的安全關系到人們的日常生活和社會的生產保障，也對社會安定和城市發展有著直接影響。如今，建筑工程項目越來越復雜，超高層、大跨度、超限結構不斷增多，設計規范不斷更新，設計標準不斷提高，對建筑結構設計提出了更高要求。目前土木工程建筑結構設計工作中，仍然存在著許多問題。如建筑結構設計過于保守會造成建設成本過高，不利于節約投資；在建筑結構設計過程中荷載取值不合理，未按相關規范的要求進行抗震設計，會造成建筑結構存在安全隱患；存在著法律法規、設計規范及標準修訂的速度較為滯后的情況。這些因素都在制約著土木工程建筑的發展。因此，如何做好建筑結構設計，使建筑物安全穩定又經濟合理，對推動我國建筑行業快速發展是至關重要的。

1 土木工程建筑結構設計原則

1.1 安全性原則

安全性是土木工程建筑結構設計的首要考慮因素。在結構設計過程中，應充分考慮各種可能的載荷作用，如地震作用、風荷載、動荷載等，并驗算結構的穩定性，確保結構在各種情況下都能保證安全。同時在進行結構設計時，需要采用合理的計算方法和有效的構造措施，保證結構具有足夠的強度、剛度和穩定性，確保安全。

1.2 經濟性原則

在建筑結構設計中，應對建設成本、使用壽命和維修成本等因素統籌考慮，確保經濟上的合理性。在材料和結構體系的選擇上應注重經濟性及合理性，選擇經濟適用的建筑材料和設計方案；在施工過程中采取合理的施工工藝技術，提高施工效率，降低建設成本；在成本控制上，進行成本效益評估，保證建筑物的投資成本符合投資者的期望。

1.3 耐久性原則

結構耐久性是決定建筑壽命的重要因素之一。建筑結構設計應充分考慮結構所處的外部環境、維護條件以及更新的可能性，制定合理的維護管理方案延長建筑結構的使用壽命，同時，確保建筑結構在使用時，得到及時的維護。比如，在選用材料時，選擇優質的防腐、防濕、防水材料，并采取有效措施，提高建筑物的耐久性；在選擇結構體系時，充分考慮建筑結構維護和更新的條件，選擇耐久性好、便于維護的結構體系。

1.4 適用性原則

在建筑結構設計中，應充分考慮使用者的需求因素，如空間需求、功能需求等，并根據這些需求進行合理設計。例如，對于公共建筑，建筑結構設計的側重點為滿足建筑使用功能的多樣性，滿足不同人群的需求；對于住宅建筑，建筑結構設計的側重點為充分考慮舒適性和空間利用率，提高居住品質。

1.5 環保性原則

當前環境問題日益突出，建筑結構的環保性是建筑結構設計必須考慮的因素。建筑結構設計應采用可持續性的設計策略，注重資源利用、環境保護和生態平衡。在材料選擇上應盡量選擇可再生、可循環利用的材料；在能源利用上應注重太陽能、風能等可再生能源的利用；在施工過程中應采取環保措施，降低對環境的影響。

1.6 符合規范原則

在建筑結構設計中，符合規范原則是至關重要的。建筑結構設計應根據建筑物的類型、規模、使用功能，所在地區的地質、氣象、水文等條件，制定相應的結構設計方案，按相關的規范和標準進行設計，以確保結構的安全性和可靠性。

2 土木工程建筑結構設計現狀及問題

2.1 建筑結構設計人員的能力不足

從我國目前建筑結構設計的情況看，有部分企業為追求經濟效益，往往將設計工作交給設計水平不足的設計人員。他們往往未經過一系列培訓就直接上手設計，這些人員缺乏一定的設計實踐經驗，對設計規范及標準不夠熟悉。他們通常認為只要有電腦軟件輔助計算，把參數輸入這些軟件中，得出的結果就可以直接利用，往往未對軟件的計算結果進行進一步校核分析，顯然，這樣的設計理念是錯誤的。同時，目前我國的電腦軟件市場上設計軟件種類眾多，各類設計軟件的質量參差不齊，如何按具體項目選擇符合要求的設計軟件是非常重要的，如果使用的軟件不符合項目要求，或者軟件存在問題，且設計人員沒有一定的判斷分析能力，直接采用軟件的結果，將會對建筑結構的合理設計產生影響，容易造成安全隱患。這就要求設計人員自身需要具備較高的業務能力以及具有一定的實踐經驗作為支撐，才可有效地利用軟件為設計服務[1-2]。

2.2 建筑結構抗震設計不合理

地震具有不確定性和強烈的破壞性，會使建筑物產生劇烈的震動和嚴重的變形，威脅著建筑物的安全。建筑物一旦發生破壞造成坍塌，將會造成嚴重的人員傷亡和財產損失，影響社會穩定。因此，建筑物的抗震設計一直是設計的重點、難點[3]。設計人員進行抗震設計時，容易出現以下一些問題，如未按抗震規范要求的抗震設防烈度進行抗震設計，可能導致結構強度不足、變形過大等問題；未對建筑物的薄弱部位采取相關措施進行加強，會造成薄弱部位在地震發生時最先發生破壞，影響建筑物的安全性能；未按抗震規范要求合理的設置防震縫，或防震縫設置的位置和數量不合理，將會影響建筑物的整體抗震性能。

2.3 建筑結構截面設計不夠合理

建筑結構截面設計是建筑結構設計的一項重要內容，如果設計不合理，會對建筑物的功能、安全和經濟效益產生較大負面影響。例如，對于框架結構體系而言，建筑物的柱、梁、板為主要的結構受力構件，承擔并傳遞荷載。因此，要保證建筑物的使用安全性，就必須合理設計這些主要的結構受力構件。但在實際設計過程中，一些設計人員考慮的荷載不足，這就會造成計算出來的構件截面尺寸偏小，鋼筋配筋面積不足，無法承擔實際使用的荷載，建筑的墻體容易產生裂縫、滲水等不良后果，甚至建筑物會有倒塌的潛在風險。

另外，設計人員對于結構構件截面往往未進行合理的優化設計。當前，我國大力倡導節能減排，節約材料的使用。而一些設計人員在設計的過程中，依然存在著浪費資源的現象。這些設計人員往往只考慮到如何把建筑設計得安全，而未控制鋼筋及混凝土的用量，造成了極大的浪費。

2.4 施工圖紙問題

施工圖是整個建筑物施工建設的重要依據，完善合理的施工圖能夠為整個工程的施工建設提供明確的支持。但從多數的情況來看，施工圖紙在各個方面不可避免地出現了一些問題。在設計圖紙時，部分設計人員在設計的過程中不夠重視施工圖紙的設計，未充分考慮施工的便捷性及難易程度，校審審核人員沒有嚴格按照流程來對圖紙進行校審，導致圖紙與實際施工存在差距。此外，一些施工企業沒有專門的施工圖紙審核人員，沒有進行嚴格的圖紙會審，編制合理的施工組織設計，就直接施工，這樣容易造成經濟損失和安全事故。

2.5 建筑結構法律法規、設計規范及標準需要完善

法律法規、設計規范及標準是土木工程建筑結構設計的重要依據，設計工作需要依據法律法規、設計規范及標準進行開展、調整和完善。但在實踐過程中，法律法規、設計規范及標準修訂的速度往往比較滯后，與土木工程建筑行業的發展速度不匹配[4]，在結構安全設計標準的修正方面存在著較為滯后的情況，這會導致建筑結構中的不安全因素增加，不利于結構安全也不利于建筑行業發展。

3 土木工程建筑結構設計問題解決策略

3.1 提高土木工程建筑結構設計人員的責任意識和設計能力

建筑結構設計人員作為項目的核心參與者，其責任意識和設計能力對建設成果有著決定性的影響。第一，設計人員應充分熟悉了解和遵守相關的法律法規，定期參加相關法律法規培訓，確保在法律法規允許的范圍內進行設計。第二，設計人員應充分意識到工程質量的重要性，樹立“質量第一”的意識。在設計中，要充分考慮到各個影響建筑質量的環節及因素，如材料、施工、環境等。第三，在設計中，設計人員應綜合考慮施工的可行性和難易程度，盡量避免過于復雜的設計或采用難以實現的方案。同時，在施工過程中，設計人員應與施工方緊密配合，應積極參與現場協調，及時解決施工中出現的問題，保證建筑物能按照施工圖紙順利完成。第四，設計單位應提高對設計人員培訓培養的意識，給予他們更多學習、培訓的機會，例如，組織安排設計人員參加設計交流研討會，與同行專家進行探討，學習他們先進的設計理念，這樣可以拓寬設計人員的視野，豐富設計人員的經驗，提高設計人員的設計能力。

3.2 建筑結構進行合理的抗震設計

結構抗震設計是建筑結構設計的重要環節，合理的抗震設計是確保建筑物在地震發生時能夠保持穩定和安全的關鍵。結構類型和體系的選擇對抗震性能有重要影響。在選擇結構類型時，要按建筑物所處的場地條件、抗震設防類別、抗震設防烈度以及建筑物的使用功能，建設投資的多少、震后修復的難易程度等因素，合理選擇具有適宜剛度、穩定性的結構體系[5]。鋼結構體系具有較好的延性和強度，適合用于造型復雜，大跨度的建筑物，如工業廠房，體育館屋面網架等；鋼筋混凝土結構體系具有較好的耐久性和經濟性，適合用于一般民用建筑，如住宅、辦公樓等。同時，應注意建筑結構的平面和立面布置，盡量保持結構的對稱性和均勻性，避免出現突變和應力集中。且應根據建筑類型、高度、長度合理設置防震縫，將建筑物分割成若干個獨立的結構單元，有利于減輕地震作用對建筑物的影響。在抗震構造措施方面，應充分考慮建筑結構的節點、連接，合理采用設置圈梁、構造柱、加強筋等構造措施，增加結構的整體性和穩定性。

3.3 完善我國建筑結構法律法規、設計規范及標準

當前我國建筑業發展迅猛，生產和經營規模不斷擴大，工藝、材料、技術更新換代速度快，土木工程建筑結構設計規范及標準必須依照行業的發展進一步地優化調整，讓設計工作更加有據可依，有章可循[6]。要及時學習國外設計規范和技術標準，吸收其中的先進設計成果和理念，并及時對國內的設計規范和技術標準進行總結，進一步修訂完善，不斷提高我國建筑結構設計水平。同時，建筑結構安全問題不容忽視，必須在法律層面確立明確的法律規章制度，加強對建筑市場安全質量的控制，規范流程，提升設計人員的安全責任意識，約束設計人員的行為，防止他們只考慮短期利益，進行不合理設計，造成安全隱患。

3.4 建筑結構設計要嚴格控制造價

建筑結構設計過程中，在確保建筑物設計質量的前提下，可以通過以下措施節省造價。第一，建筑結構設計時，結構形式和設計方案的選擇對建筑物的造價影響非常大，合理的結構形式和設計方案能極大程度地節省造價，設計人員應根據工程要求和場地條件，合理地選擇結構形式和設計方案，在保證建筑物安全的前提下，降低建設成本[7]。第二，在設計過程中，注重限額設計，即根據工程投資估算，對結構設計進行指標控制，可有效避免因設計過度等原因導致造價過高的問題。第三，在設計過程中，要充分考慮材料和設備的性能、價格和質量等因素。在滿足設計要求的前提下，盡量選擇價格合理、性能良好的材料和設備，以降低工程造價。第四，建筑結構設計應充分考慮施工的可操作性和難易程度，避免因施工難度大導致施工周期長、成本增加等問題。第五，在設計過程中，應注重細節處理，減少浪費和不必要損耗。第六，應加強結構設計管理，結構設計管理是控制造價的重要環節。應建立完善的設計管理制度，加強設計變更和現場簽證的控制和管理，確保設計符合工程要求和成本控制目標。

4 結語

隨著科技的不斷進步，土木工程建筑結構設計將會迎來新的發展機遇。新型材料和設計方法的應用將越來越廣泛，這些新材料、新技術將為建筑結構設計帶來更多的可能性。同時，未來的建筑結構設計將更加注重綠色環保和可持續發展。設計人員應努力提高自身的設計能力，加強責任意識及安全意識，及時學習新規范、新技術，保證設計任務的圓滿完成。