基于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析

黃波 黃珊 陳靖

1.重慶昕暉房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，中國(guó)·重慶 401147

2.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司重慶運(yùn)輸總公司，中國(guó)·重慶 401147

3.重慶市永川區(qū)規(guī)劃和自然資源局，中國(guó)·重慶 401147

近年來(lái)中國(guó)土木工程行業(yè)發(fā)展速度越來(lái)越快，但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的土木工程行業(yè)起步較晚，發(fā)展速度相對(duì)滯后，因此在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中還存在著很多的不足之處。土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定建筑質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要工作，因此務(wù)必要引起重視。優(yōu)選合理的結(jié)構(gòu)布置方案和結(jié)構(gòu)形式，對(duì)提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性是很有利的。論文以車(chē)庫(kù)布局方案，柱網(wǎng)及層高分析以及車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型分析為案例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性探討，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足進(jìn)行分析并給出相應(yīng)的優(yōu)化建議。

土木工程；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化分析；結(jié)構(gòu)布置方案；車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型

1 引言

隨著城市化建設(shè)水平的逐步提升，土木工程項(xiàng)目越來(lái)越多，且建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，因此在土木工程建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，企業(yè)投入資金越來(lái)越多，工程施工周期越來(lái)越長(zhǎng)，施工難度也越來(lái)越大，為了確保土木工程項(xiàng)目的安全性以及經(jīng)濟(jì)性，就務(wù)必要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。優(yōu)選合理的結(jié)構(gòu)布置方案和結(jié)構(gòu)形式，對(duì)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性有很大的影響，對(duì)其進(jìn)行分析探討是有必要的。土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平已經(jīng)有了大幅提升，但其依然不可避免的存在一些問(wèn)題。因此，務(wù)必要就當(dāng)前中國(guó)土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，提出有針對(duì)性的解決策略。

2 工程概況

車(chē)庫(kù)主要跨度為8*（4.8+6）米，覆土1.2 米，層高3.7 米，抗震等級(jí)四級(jí)，車(chē)庫(kù)部分為人防車(chē)庫(kù)。

（1）車(chē)庫(kù)布局分析

考慮工期，經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，經(jīng)過(guò)分析，人防布局按以下原則布置較合理：?jiǎn)螌榆?chē)庫(kù)，人防應(yīng)集中布置，放在塔樓較多停車(chē)位較少的區(qū)域，可減少對(duì)車(chē)位損失；先車(chē)位、后人防；多層車(chē)庫(kù)，人防設(shè)在同一位置上下層或設(shè)在車(chē)庫(kù)最底層；首開(kāi)區(qū)不設(shè)置人防車(chē)庫(kù)；相鄰地塊開(kāi)發(fā)，人防考慮集中設(shè)置在同一地塊內(nèi)。

（2）車(chē)庫(kù)層高及柱網(wǎng)布置分析

車(chē)庫(kù)層高= 梁高（0.8/0.7/0.6）+ 管道高度（0.5）+車(chē)庫(kù)凈高（2.2）+地面面層（0.1）+預(yù)留富余量（0.1）=3.5～3.7（規(guī)范要求：車(chē)位凈高2m，車(chē)道凈高2.2m；部分公司考慮地庫(kù)舒適性，對(duì)凈高有特殊要求）兼顧規(guī)范要求及使用舒適性，通常采用大小柱網(wǎng)，非人防3.7m，人防3.8m；當(dāng)采用小柱網(wǎng)，可降低車(chē)庫(kù)層高0.1m；車(chē)庫(kù)層高每降低10cm，車(chē)庫(kù)單方降低約30 元/m2，但會(huì)增加基礎(chǔ)數(shù)量，對(duì)于基礎(chǔ)較深區(qū)域反而會(huì)增加成本。

（3）結(jié)構(gòu)選型

為選取最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)布置方案，本做了以下三個(gè)結(jié)構(gòu)布置方案進(jìn)行對(duì)比，以探討結(jié)構(gòu)選型對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響。

序號(hào) 方案 設(shè)計(jì)參數(shù)1 主梁+大板 X 向主梁400*750；Y 向主梁350★600 2 短垮向單次梁 X 向梁350*650/350*700；Y 向主梁400*700/400*800 3 長(zhǎng)垮向雙次梁 X 向主梁400*800，Y 向梁250*550/250*600

成本測(cè)算結(jié)果如下：

?

通過(guò)對(duì)以上三種結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行成本測(cè)算對(duì)比，可以得出經(jīng)濟(jì)性：主梁+大板＞長(zhǎng)垮方向雙次梁＞短垮方向單次梁。

3 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中存在的不足

在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中之中還存在著一些不足，在論文之中將對(duì)其常見(jiàn)的幾點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致分析。

3.1 沒(méi)有遵循合理、高效的設(shè)計(jì)原則

為了保證土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性和安全性，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中就務(wù)必要遵循一定的設(shè)計(jì)原則，而在實(shí)際的工作當(dāng)中，很多設(shè)計(jì)人員并沒(méi)有遵循合理高效的設(shè)計(jì)原則，從而無(wú)法保證設(shè)計(jì)方案和施工的實(shí)際需求相符合[1]。土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)合理，直接影響土木工程項(xiàng)目的建設(shè)效果。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中，有一些設(shè)計(jì)人員為了省事或者為了追逐更大的經(jīng)濟(jì)效益，一味地節(jié)省成本，沒(méi)有對(duì)土木工程施建項(xiàng)目所在地的具體情況進(jìn)行細(xì)致的考量，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)方案無(wú)法與施工的實(shí)際情況相契合。[2]因此，施工人員無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)方案來(lái)了解工程項(xiàng)目所需要達(dá)到的各種要求，導(dǎo)致施工效率低下，施工效果差。除此以外，在核算圖表的制定方面，很多設(shè)計(jì)人員并沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)分析，更沒(méi)有對(duì)土木工程項(xiàng)目的施工地質(zhì)情況和施工隊(duì)的技術(shù)儲(chǔ)備等進(jìn)行詳細(xì)考察，因而無(wú)法在科學(xué)準(zhǔn)確的各項(xiàng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)練的信息提取，從而就無(wú)法保證核算圖表的高效性。

3.2 設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)水平低、職業(yè)素養(yǎng)有待提升

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)人員具有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是在實(shí)際的土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，很多設(shè)計(jì)人員并沒(méi)有滿(mǎn)足基本要求，一些施工單位為了節(jié)省成本，沒(méi)有在專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)方面加大成本投入，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)水平普遍較低，職業(yè)素養(yǎng)有待提升。土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作對(duì)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)性要求比較高，并且要求設(shè)計(jì)人員具有極高的責(zé)任心，可以通過(guò)細(xì)致全面的數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)核算，現(xiàn)場(chǎng)考察等來(lái)進(jìn)行方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此，如果設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備不夠，缺乏工作積極性和責(zé)任心，那么就很容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施工要求出現(xiàn)很大的偏差。

3.3 設(shè)計(jì)方案沒(méi)有對(duì)施工安全引起足夠的重視

由于很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案時(shí)沒(méi)有對(duì)施工安全引起足夠的重視，導(dǎo)致土木工程結(jié)構(gòu)不完整。而土木工程建設(shè)最重要的因素就是安全性，如果設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案時(shí)，缺乏相應(yīng)的安全性考慮，那么就很有可能導(dǎo)致最終的建設(shè)質(zhì)量不符合要求，埋下很多安全隱患，從而導(dǎo)致居民的生活受到影響。[3]所以安全問(wèn)題是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員務(wù)必要重視的問(wèn)題，而為了保證設(shè)計(jì)方案的安全性原則，那么設(shè)計(jì)人員就必須要考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。縱觀(guān)建筑安全事故，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)事故的因素大多都是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不科學(xué)不合理而引發(fā)的。設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)施工當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)檢查設(shè)計(jì)方案是否合理，嚴(yán)格保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)造。

4 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

為了能解決上述問(wèn)題，筆者對(duì)上述提出的問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化，提出了幾點(diǎn)建議以供大家參考。

4.1 嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)的合理、高效性原則

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，如果沒(méi)有遵循合理高效的原則，那么很有可能就會(huì)使建筑物難以發(fā)揮原有的作用，并且無(wú)法體現(xiàn)安全性和經(jīng)濟(jì)性，因此在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)情況等進(jìn)行詳細(xì)的考察，對(duì)施工當(dāng)?shù)氐牡卣鸬茸匀粸?zāi)害發(fā)生的頻率進(jìn)行合理的分析，同時(shí)結(jié)合土木工程項(xiàng)目施工的實(shí)際要求，制定出科學(xué)合理的方案。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須要先提供專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)調(diào)研報(bào)告，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)設(shè)計(jì)方案還必須要依據(jù)建筑的實(shí)際狀態(tài)等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

4.2 提升設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)水平和職業(yè)素養(yǎng)

設(shè)計(jì)人員的水平及素質(zhì)是決定工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)合理的一個(gè)重要因素。因此，針對(duì)當(dāng)前中國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)水平低下，職業(yè)素養(yǎng)不高的情況，必須要對(duì)其加強(qiáng)培訓(xùn)，提升土木工程設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)水平。施工企業(yè)在選用土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員時(shí)，必須要進(jìn)行嚴(yán)格的考核，只有那些專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備扎實(shí)，職業(yè)素養(yǎng)高，對(duì)待工作有責(zé)任心，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員才能夠正式上崗，保證整個(gè)設(shè)計(jì)隊(duì)伍的高質(zhì)量高水平，只有這樣才能夠保證設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化提升。要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)，使其熟練掌握相關(guān)的理論與設(shè)計(jì)方法，并且培養(yǎng)其創(chuàng)新眼光，使其不斷的接受新理念新知識(shí)，迎合土木工程行業(yè)的變化與發(fā)展。

4.3 遵循嚴(yán)格的安全設(shè)計(jì)規(guī)定

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在日常的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，必須要不斷的積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論知識(shí)，從而使自己的設(shè)計(jì)更加規(guī)范。在設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須要考慮到經(jīng)濟(jì)性和安全性，而安全性又是土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重。[4]只有當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對(duì)實(shí)際的項(xiàng)目進(jìn)行多方考量的基礎(chǔ)上，遵循一定的設(shè)計(jì)規(guī)范，才能夠從源頭上保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，有效的避免安全隱患和安全風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)人員必須遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，清楚項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程對(duì)于施工技術(shù)以及設(shè)備維護(hù)等的實(shí)際要求，提升設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，從而保障土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，土木工程涉及的內(nèi)容非常的廣泛，由于受到各種各樣因素的具體影響，使其設(shè)計(jì)難度加大。因此，為了保障土木工程在建設(shè)的過(guò)程中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及效果方面更加的具備科學(xué)性以及合理性，一定要做好對(duì)結(jié)構(gòu)方案的布置以及結(jié)構(gòu)的選型。另外還需做好對(duì)設(shè)計(jì)人員實(shí)施培訓(xùn)工作，這些是非常重要的。在這個(gè)過(guò)程中要不斷的對(duì)其綜合素質(zhì)以及相應(yīng)的技術(shù)水平進(jìn)行提高。與此同時(shí)，還需要重視實(shí)際勘察工作，這樣可以保障土木工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中更加的合理，我們要始終堅(jiān)信，設(shè)計(jì)水平以及從業(yè)人員的整體素養(yǎng)一定會(huì)不斷的提升，進(jìn)而會(huì)促進(jìn)中國(guó)的土木工程建筑企業(yè)得到更好的發(fā)展。