土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

譚生軍

摘? ? 要：隨著土木工程領(lǐng)域的發(fā)展，土木工程建筑數(shù)量增加、規(guī)模擴(kuò)大，其安全問題也越來越突出。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為土木工程的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)果不僅影響著施工效果，也影響著工程效益和企業(yè)收益。為提高土木工程的施工質(zhì)量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。基于此，本文從土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則出發(fā)，首先分析了土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，然后探討了優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：土木工程;建筑結(jié)構(gòu);問題;優(yōu)化策略

1? 前言

在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，建筑行業(yè)得到前所未有的發(fā)展。但是，在經(jīng)歷過多次死亡事件后，建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)處理仍存在諸多不足，特別是自然災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)。另外，由于我國很多地區(qū)不屬于災(zāi)害高發(fā)區(qū)，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不僅忽視它的安全性，也未投入足夠的財(cái)力和時(shí)間，從而給整個(gè)工程帶來嚴(yán)重影響。對此，深入探討土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重大意義。

2? 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1? 高效性

在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要全面標(biāo)注設(shè)計(jì)圖表，明確設(shè)計(jì)方案中的數(shù)據(jù)資料，并分析和探討建筑結(jié)構(gòu)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。重點(diǎn)設(shè)計(jì)重要結(jié)構(gòu)，特別是承重結(jié)構(gòu)、部分承重墻，做好重難點(diǎn)的突破性設(shè)計(jì)，探討災(zāi)害發(fā)生后的損失和影響，保證設(shè)計(jì)方案的高效性。

2.2? 安全性

從本質(zhì)上看，建筑可為人們提供舒適、安全的場所，或提供可停留或居住的空間。這樣一來，需要滿足規(guī)避極端天氣、風(fēng)吹日曬的需求。自然災(zāi)害作為一種常見的自然現(xiàn)象，對建筑的影響除體現(xiàn)在地震方面，還涉及泥石流、海嘯等，對建筑安全性和社會(huì)危害較大。對此，在自然災(zāi)害發(fā)生后，人們對建筑的依賴性更高，此時(shí)其結(jié)構(gòu)安全性顯得尤為重要[1]。此外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口密度提高，建筑數(shù)量增加，如若災(zāi)害發(fā)生后建筑倒塌，就會(huì)造成成倍危害，這也要求建筑結(jié)構(gòu)具備安全性特征。

2.3? 合理性

土木工程建筑方案設(shè)計(jì)過程中，除要保證其安全性外，還要確保設(shè)計(jì)方案的合理性。實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要全面分析結(jié)構(gòu)特征，簡要分析現(xiàn)場情況，綜合調(diào)查地質(zhì)條件，從而保證設(shè)計(jì)方案的合理性、科學(xué)性，促使設(shè)計(jì)方案滿足需求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.4? 完整性

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要考慮設(shè)計(jì)方案的完整性，集中探討和分析土木工程，總結(jié)設(shè)計(jì)不足和缺陷。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在方案設(shè)計(jì)結(jié)束后，對其進(jìn)行針對性的優(yōu)化和補(bǔ)充，對于重點(diǎn)或薄弱環(huán)節(jié)，要進(jìn)行多次分析，嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，確保最終方案滿足需求，提高結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。

3? 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

3.1? 環(huán)境破壞和污染嚴(yán)重

一直以來，環(huán)境問題都是人們的關(guān)注重點(diǎn)，行業(yè)的發(fā)展會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生或多或少的影響，只能采用有效措施盡可能的避免。如若在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中忽視環(huán)境保護(hù)，將嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。

3.2? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全問題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣性，和事故發(fā)生幾率有著直接關(guān)系。從當(dāng)前來看，部分人員在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)方案時(shí)，多存在隨意增添鋼量或擴(kuò)大截面的現(xiàn)象，增加施工成本，威脅建筑結(jié)構(gòu)的安全性。報(bào)告顯示，盡管我國在結(jié)構(gòu)方案上的安全儲備較低，但是對材料用料的要求卻高于其他國家。20世紀(jì)50年代初期，我國的混凝土強(qiáng)度低，施工方式也落后于其他國家，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)?？梢姡踩鹿实陌l(fā)生和建筑結(jié)構(gòu)的安全性密不可分。

3.3? 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題

現(xiàn)階段，土木工程建筑多為高層，但是在工程施工中，由于內(nèi)外界因素的影響，嚴(yán)重干擾著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需要綜合考慮其抗震性能和穩(wěn)定性。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)期間，建筑工程的寬度參數(shù)是重要指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)人員考慮的重點(diǎn)，和建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著直接關(guān)系[2]。同時(shí)，還要考慮建筑基礎(chǔ)深度，比如：部分員工經(jīng)由變形縫分開裙樓和主樓，加之基礎(chǔ)埋深不合適，一旦發(fā)生地震，將導(dǎo)致建筑物滑移或顛覆，威脅居民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

3.4? 樓層平面剛度問題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，若結(jié)構(gòu)概念缺失或布置不合理，可使用樓板變形的方式計(jì)算樓層平面高度。從力學(xué)模型上看，該方法是可行的。但是，設(shè)計(jì)人員在明確變形程序時(shí)，所得結(jié)果并不準(zhǔn)確。分析得知，計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確的原因和立于安全儲備上的位置受到嚴(yán)重影響相關(guān)?；诖?，設(shè)計(jì)人員可借助樓層設(shè)計(jì)的剛性露面進(jìn)行計(jì)算，從而規(guī)避計(jì)算誤差現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4? 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

4.1? 優(yōu)化建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

圖紙是建筑工程施工的重要依據(jù)，也是保證工程效益的主要資料，只有施工人員參照圖紙施工，才能保障施工安全性和施工質(zhì)量。具體施工中，普遍存在敷衍圖紙要求的情況，圖紙內(nèi)容也存在諸多缺陷，這是導(dǎo)致圖紙無法落到實(shí)處，無法發(fā)揮實(shí)用價(jià)值的重要因素。對此，需要針對性的完善建筑圖紙。投資人員需要充分了解建筑質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益間的關(guān)系，以保證圖紙完善、合理，盡可能的確保施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)成本的最優(yōu)關(guān)系。在建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中，需要明確參數(shù)指標(biāo)，直觀判斷圖紙內(nèi)容。同時(shí)，還要在圖紙中標(biāo)注參數(shù)及含義，明確參數(shù)界限，確保施工人員不會(huì)對圖紙產(chǎn)生模棱兩可理解的情況，便于有效落實(shí)設(shè)計(jì)方案。建筑方案設(shè)計(jì)完成后，先對圖紙內(nèi)容進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后方可使用。若建筑圖紙出現(xiàn)問題，即刻結(jié)合工程實(shí)際修改，直到圖紙內(nèi)容都準(zhǔn)確標(biāo)注，進(jìn)一步體現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性及合理性。

4.2? 優(yōu)化安全設(shè)計(jì)，降低自然災(zāi)害影響

待自然災(zāi)害設(shè)計(jì)得以完善后，根據(jù)其對建筑工程的影響，采用有效措施降低自然災(zāi)害對建筑的影響[3]?，F(xiàn)階段，多在建筑主體、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)間設(shè)置隔離層，在頂端設(shè)置反擺，規(guī)避自然災(zāi)害發(fā)生后的建筑碰撞，解決建筑大幅度振動(dòng)的問題，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。該方案已在當(dāng)前廣泛應(yīng)用，而且在部分項(xiàng)目中也明確了該方案的可行性。另一方面，做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，例如：借助偏壓柱、綜合受彎梁等方法提高抗震性能，做好配筋和板的設(shè)計(jì)，保證板的長短邊設(shè)計(jì)合理。又或者，沿著墻體高度設(shè)置鋼筋硂小柱，按構(gòu)造要求設(shè)置構(gòu)造柱，其截面為240×180mm，縱筋使用4Ф12，箍筋間距≤250mm，并在柱上下端加密。