關(guān)于土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討

黃海波

摘要：土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑物的使用性能以及建筑結(jié)構(gòu)的安全性有著非常重要的影響，針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在各種問題，作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員要在執(zhí)行具體設(shè)計工作任務(wù)時認(rèn)真貫徹落實建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，同時還要不斷提高自身的理論素養(yǎng)和設(shè)計技能，吸取國內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的經(jīng)驗教訓(xùn)，提高自身的設(shè)計水平，為我國建筑工程事業(yè)的發(fā)展設(shè)計出質(zhì)量好、安全性高的建筑結(jié)構(gòu)，最大限度的滿足廣大用戶的根本要求。

關(guān)鍵詞：土木建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑工程

1.土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計被看作是結(jié)構(gòu)避免破壞或者倒塌能力的保障安全，同樣還是結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)。土木工程結(jié)構(gòu)的安全性最主要取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的水準(zhǔn)，同時也離不開結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理的維護與檢測也就是說土木工程的安全性取決于設(shè)計者對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也同樣離不開土木工程施工過程中的水準(zhǔn)，還與結(jié)構(gòu)合理使用、維護與檢測有著緊要的聯(lián)系。

1.1缺乏高標(biāo)準(zhǔn)的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全管理機制

由于現(xiàn)下我國政府相關(guān)部門針對土木建筑結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計安全管理機制還不完善，安全管理標(biāo)準(zhǔn)相比較于國外較低。所以，在國外由于建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量低下而導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生的頻率較小，即使發(fā)生較嚴(yán)重的事故，往往損失也不會過重。但是由于我國缺乏高標(biāo)準(zhǔn)的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全管理機制，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中就會放松標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計的完成質(zhì)量不高。

1.2地基設(shè)計過程中忽視了地基沉降問題

在具體的設(shè)計過程中設(shè)計工作人員應(yīng)針對施工的具體環(huán)境，對天然地基與人工的地基的沉降量進行科學(xué)的估算，并在施工過程中對建筑地基的沉降量實施嚴(yán)格的控制，并采取有效措施保證建筑結(jié)構(gòu)中不同部位的地基沉降要基本保持一致，不可存在較大的差異。只有這樣才不至于因地基沉降問題導(dǎo)致建筑物上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂痕，影響建筑的使用性能。然而在具體的地基設(shè)計中，設(shè)計人員往往忽視了對地基沉降問題的綜合分析與研究，最終導(dǎo)致地基變形，難以維持建筑物的正常使用，給建筑單外以及用戶造成巨大的經(jīng)濟損失。

1.3土木工程建筑的耐久安全性較差，缺乏合理使用與維護建筑物的意思

目前，在國內(nèi)的土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，較為看重建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性，以及在不同荷載下結(jié)構(gòu)的強度這兩方面。卻忽略了土木工程受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素作用，安全耐久性的考慮，在這方面的相關(guān)規(guī)范的缺乏也是造成設(shè)計中存在問題的原因之一。

2.土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則。一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計往往是這五個方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就是在努力追求這五個方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的，適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員最終努力的目標(biāo)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳體現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計一般在建筑設(shè)計之后，“受制”于建筑設(shè)計，但又“反制”于建筑設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計不能破壞建筑設(shè)計，應(yīng)滿足、實現(xiàn)各種建筑要求；建筑設(shè)計不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑設(shè)計能否實現(xiàn)，從這個意義上講，結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要，雖然一棟標(biāo)志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是工程師們的驕傲和成就。

3.土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

3.1關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角。一是陽角面積在整個基礎(chǔ)底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角；二是如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

3.2關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板。從結(jié)構(gòu)角度來講，如果能出挑板，能調(diào)勻邊跨底板鋼筋，特別是當(dāng)?shù)装邃摻钔ㄩL布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較為節(jié)約；出挑板后，能降低基底附加應(yīng)力，當(dāng)基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當(dāng)荷載偏心時，在特定部位設(shè)挑板，還可調(diào)整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認(rèn)為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應(yīng)按挑板計算。當(dāng)然，此問題也并不是絕對的，當(dāng)有數(shù)層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時，可靈活考慮；當(dāng)?shù)叵滤惠^高，出基礎(chǔ)挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3.3關(guān)于梁、板的計算跨度。一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，而在應(yīng)用的寬扁梁中卻是不適用的。梁板結(jié)構(gòu)，簡單點講，可認(rèn)為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認(rèn)為是一變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，梁高比板厚大不了多少時，應(yīng)將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用臺階式獨立基礎(chǔ)變截面處的概念）柱子也可認(rèn)為是超大截面梁，所以梁配筋時應(yīng)取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才時有問題的。

3.4基坑開挖時，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計算沉降時，應(yīng)按基底附加應(yīng)力計算。當(dāng)基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應(yīng)按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分可以作為安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

3.5關(guān)于回彈再壓縮?；娱_挖時，摩擦角范圍內(nèi)坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎(chǔ)，回彈可以忽略，在計算沉降時，應(yīng)按基底附加應(yīng)力計算。當(dāng)基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應(yīng)按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當(dāng)作安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

3.6主梁有次梁處加附加筋。一般應(yīng)優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認(rèn)為是：主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側(cè)補上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是絕對的。規(guī)范中說的比較清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應(yīng)加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當(dāng)主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應(yīng)加附加筋。當(dāng)主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當(dāng)主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋?？偟脑瓌t，當(dāng)主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產(chǎn)生的剪力在整個梁范圍內(nèi)是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時，也可滿足。

4.結(jié)語

土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計的重點環(huán)節(jié)之一，因為結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到土木工程的施工方向、施工工藝、施工質(zhì)量、施工周期，還對土木工程的使用壽命、安全性等都有著決定性的影響作用。但是，由于國內(nèi)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上起步較晚，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在著很多安全隱患，也在近些年國家發(fā)生的重大災(zāi)難性事故中，有所體現(xiàn)。為了優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)該首先嚴(yán)格規(guī)范土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，其次從結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟性兩方面綜合考慮。確保在一定的工程造價內(nèi)，結(jié)構(gòu)設(shè)計達到安全性、耐久使用性的突破。

參考文獻：

[1]高峰.土木工程建設(shè)中對建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012

[2]陳覓，李芳.概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2012