土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及設(shè)計方法分析

蘆麗

（晉中市建筑勘察設(shè)計院， 山西 晉中 030600）

在現(xiàn)階段土木工程項目設(shè)計工作開展中， 因為結(jié)構(gòu)設(shè)計作為整個土木工程設(shè)計工作的核心任務(wù)，一旦出現(xiàn)偏差問題， 則很可能影響到土木工程項目的安全應(yīng)用效果和使用功能價值， 應(yīng)該引起設(shè)計人員高度重視。 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平雖然正在不斷提升， 但是因為項目整體復(fù)雜性更為突出， 結(jié)構(gòu)設(shè)計難度同樣比較大， 也就容易在設(shè)計處理中出現(xiàn)一些偏差問題， 影響土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計品質(zhì)， 要求設(shè)計人員選擇適宜合理地優(yōu)化方法予以改進和完善。基于此， 針對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及其設(shè)計方法進行研究極為必要， 成為優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的重要路徑。

1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

在土木工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展中， 其主要是圍繞著土木工程項目的建筑功能進行有效設(shè)計，促使其可以形成契合后續(xù)土木工程項目應(yīng)用需求的結(jié)構(gòu)方案， 同時對后續(xù)土木工程項目施工建設(shè)予以優(yōu)化指導(dǎo)。 基于土木工程項目的構(gòu)建來看， 結(jié)構(gòu)的重要性不容忽視， 如果土木工程項目結(jié)構(gòu)方面存在較為明顯的偏差問題， 不僅會影響到土木工程項目后續(xù)長期應(yīng)用的安全性和耐久性， 還會直接影響其使用功能， 導(dǎo)致土木工程項目空間出現(xiàn)浪費問題，應(yīng)該引起設(shè)計人員高度重視[1]。

具體到土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展中， 設(shè)計人員應(yīng)該重點圍繞著方案設(shè)計、 結(jié)構(gòu)分析、 構(gòu)件設(shè)計以及繪制施工圖等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行優(yōu)化落實， 確保最終土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠具備較強應(yīng)用價值。結(jié)合當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作面臨的要求來看，設(shè)計人員應(yīng)該重點考慮到以下幾個方面： 首先， 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該考慮到項目功能要求， 確保相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系可以實現(xiàn)整體空間的合理規(guī)劃以及內(nèi)部空間的合理劃分， 以此更好促使土木工程項目得以優(yōu)化運用， 避免出現(xiàn)功能價值受損問題； 其次， 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要考慮到美觀性要求， 這也是當(dāng)前人們對于土木工程項目要求相對較高的一點，避免在審美方面出現(xiàn)嚴(yán)重偏差問題， 盡可能促使土木工程項目具備更強的藝術(shù)性和視覺吸引力； 再次，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)該體現(xiàn)較強安全保障作用，能夠針對土木工程項目后續(xù)長期應(yīng)用過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重不穩(wěn)定因素予以防控， 確保其得以形成理想應(yīng)用效果， 尤其是在使用年限內(nèi)， 更是需要確保其具備理想安全保障作用， 避免在結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)變形或者是坍塌風(fēng)險； 另外， 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要考慮到方案的可行性， 不僅僅要促使相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案符合土木工程項目現(xiàn)場實際狀況， 還需要確保其在經(jīng)濟層面以及技術(shù)層面具備理想可行性， 以此更好發(fā)揮出土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的施工指導(dǎo)作用， 盡可能降低后續(xù)土木工程項目出現(xiàn)變更問題的幾率[2]。

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析

2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不明確

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在現(xiàn)階段存在的問題首先表現(xiàn)在最初的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不夠明確上， 因為相應(yīng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)選擇不當(dāng)， 或者是在具體執(zhí)行中存在著一些明顯的偏差問題， 則必然會嚴(yán)重影響到土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性， 甚至出現(xiàn)一些嚴(yán)重違規(guī)內(nèi)容， 應(yīng)該引起土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員高度重視。 在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 因為當(dāng)前建筑面臨著越來越復(fù)雜的使用功能及外觀要求， 涉及到的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范相對較多， 且很多標(biāo)準(zhǔn)對于不同土木工程項目的規(guī)定也存在著差異， 進而也就容易導(dǎo)致設(shè)計人員出現(xiàn)理解上的偏差， 無法對相應(yīng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)予以準(zhǔn)確應(yīng)用。 一旦土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的選用不當(dāng)， 后續(xù)相應(yīng)設(shè)計工作必然也就會受到影響， 成為不容忽視的核心影響因素。

2.2 參考資料不全面

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展并非憑空進行，設(shè)計人員應(yīng)該參考大量資料， 由此促使相應(yīng)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更為適宜合理， 可以表現(xiàn)出較強的可行性價值。 但是在相應(yīng)參考資料方面， 現(xiàn)階段依然存在著較為明顯的問題和缺陷， 很多土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員就是因為無法及時獲取較為詳細(xì)全面的信息資料， 或者是獲取的參考資料不夠準(zhǔn)確精細(xì)，造成土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不夠合理， 隨之影響到最終土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。 因為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作需要參考的資料不僅包括一些通用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 還涉及到了大量相似項目的成果總結(jié)及經(jīng)驗、教訓(xùn)的學(xué)習(xí)， 以及自身相關(guān)資料信息， 尤其是現(xiàn)場水文地質(zhì)資料以及周邊既有構(gòu)筑物信息， 都會對于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提出要求， 如果土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員出現(xiàn)忽視問題， 則必然會產(chǎn)生不利影響和危害[3]。

2.3 計算分析不準(zhǔn)確

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在當(dāng)前存在的問題還具體表現(xiàn)在計算分析工作上， 因為相應(yīng)計算分析工作不夠準(zhǔn)確可靠， 存在著較多的偏差問題， 隨之必然也就會影響到最終土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的應(yīng)用效果。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 為了確保相應(yīng)結(jié)構(gòu)體系具備理想的穩(wěn)定性和安全性， 必然需要確保土木工程結(jié)構(gòu)的各個參數(shù)信息較為準(zhǔn)確可靠， 如此也就需要設(shè)計人員在獲取基本參數(shù)信息的同時， 能夠予以準(zhǔn)確計算分析， 而計算分析方面的偏差問題必然也就會影響最終設(shè)計效果。 具體到計算分析不準(zhǔn)確的問題形成中， 除了相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取不夠準(zhǔn)確外， 往往還表現(xiàn)在計算分析方法選擇不當(dāng)， 或者是計算分析技術(shù)選用不合理， 最終導(dǎo)致土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠理想。

2.4 結(jié)構(gòu)方式選用不當(dāng)

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在現(xiàn)階段存在的問題還表現(xiàn)為具體結(jié)構(gòu)選型不當(dāng)， 因為結(jié)構(gòu)方式的選用不合理，必然也就會影響到最終土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計效果， 成為不容忽視的關(guān)鍵問題。 基于這種土木工程結(jié)構(gòu)方式選用不當(dāng)?shù)木唧w表現(xiàn)進行分析， 主要在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)兩個方面， 如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型不當(dāng)， 則必然會導(dǎo)致相應(yīng)土木工程項目的整體穩(wěn)定性得不到保障， 容易在后續(xù)長期應(yīng)用過程中出現(xiàn)不均勻沉降，甚至是偏斜問題； 如果上部結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理， 則同樣也會影響到土木工程項目應(yīng)用安全性， 同時也會導(dǎo)致其實用功能受到制約[4]。

2.5 結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用不合理

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在現(xiàn)階段存在的問題還表現(xiàn)在具體結(jié)構(gòu)材料選用上， 因為設(shè)計人員雖然在結(jié)構(gòu)施工中明確了各類土木工程結(jié)構(gòu)材料選用標(biāo)準(zhǔn)， 對于具體型號和標(biāo)號能否給予明確， 但是容易出現(xiàn)一些選用不準(zhǔn)確和不適宜的問題， 進而也就容易導(dǎo)致土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的知識作用受損， 難以形成理想的施工可行性效果。 比如在土木工程結(jié)構(gòu)體系中至關(guān)重要的混凝土、 鋼筋、 焊材以及砌塊等材料，沒有結(jié)合土木工程結(jié)構(gòu)實際狀況進行合理選擇， 必要也就導(dǎo)致相應(yīng)的土木工程結(jié)構(gòu)受到影響， 應(yīng)該引起高度重視。

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法

3.1 明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作優(yōu)化中， 設(shè)計人員首先應(yīng)該注重明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)， 確保相應(yīng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)唧w工作的開展予以指導(dǎo)， 盡可能規(guī)避設(shè)計工作中出現(xiàn)的明顯偏差問題。 在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)明確中， 設(shè)計人員應(yīng)該全面了解當(dāng)前土木工程行業(yè)有關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計的所有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 進而針對這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和自身項目的匹配性進行分析， 從中選擇出最為適宜合理的設(shè)計依據(jù)， 用以指導(dǎo)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展。 具體到土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作具體開展中， 當(dāng)面臨具體設(shè)計任務(wù)和目標(biāo)時， 為了體現(xiàn)出較為理想的設(shè)計效果， 設(shè)計人員更是需要注重選擇相匹配的設(shè)計依據(jù)， 同時滿足土木工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性以及功能性， 對于所有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)予以靈活選用， 這也就必然對于設(shè)計人員提出了較大挑戰(zhàn)， 要求其不僅要熟悉所有土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 還應(yīng)該具備設(shè)計靈活度[5]。

3.2 充分參考所有資料

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作優(yōu)化還需要確保設(shè)計人員具備較為充足的參考資料， 這些參考資料不僅包括上述所有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 還需要重點考慮到土木工程項目自身相關(guān)的所有資料， 設(shè)計人員在參考運用這些資料的基礎(chǔ)上， 才能夠更好予以優(yōu)化處理，確保設(shè)計方案的合理性以及可行性較高。 基于此，設(shè)計人員在工作開展前應(yīng)該注重進行全面調(diào)查， 在掌握土木工程項目前期所有資料文件的基礎(chǔ)上， 還需要針對項目現(xiàn)場所有資料進行收集， 比如土木工程項目施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)狀況、 周圍構(gòu)筑物分布狀況以及自然氣候條件等， 都需要設(shè)計人員予以充分調(diào)查和運用， 避免土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案和這些因素存在沖突矛盾。 比如在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中為了提升結(jié)構(gòu)體系的安全性以及穩(wěn)定性， 設(shè)計人員就需要重點關(guān)注于項目所處區(qū)域的風(fēng)力狀況以及雪壓狀況， 進而更好實現(xiàn)相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的針對性處理， 避免因為未來土木工程項目面臨較大的風(fēng)壓或者雪壓， 導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出現(xiàn)隱患。 此外， 為了更好優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案， 設(shè)計人員應(yīng)該關(guān)注的參考資料除了項目自身各方面情況， 往往還可以參考解決既往土木工程項目優(yōu)秀案例， 力求在結(jié)合自身項目實際狀況的基礎(chǔ)上， 吸收有價值的設(shè)計方法， 最終更好提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

3.3 保障計算準(zhǔn)確度

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化還應(yīng)該落腳到具體計算工作上， 設(shè)計人員應(yīng)該確保所有計算分析任務(wù)得以規(guī)范有序落實， 避免該方面的任何偏差問題， 影響到后續(xù)土木工程結(jié)構(gòu)體系的安全性和可靠性。 在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中相關(guān)計算分析工作執(zhí)行時， 設(shè)計人員應(yīng)該首先結(jié)合相關(guān)目標(biāo)和任務(wù)， 選擇適宜合理的計算分析方法， 尤其是對具體公式的選用， 更是直接決定著計算分析結(jié)果的可靠性。 這也就需要設(shè)計人員逐步積累豐富工作經(jīng)驗， 能夠在處理計算分析任務(wù)時， 選擇最為匹配的方法， 由此更好提升計算合理性。 比如在計算土木工程樓面活荷載時， 設(shè)計人員就需要結(jié)合相應(yīng)規(guī)范， 選擇較為適宜合理的計算方法， 確保土木工程中的各個空間的樓面活荷載均可以得到準(zhǔn)確計算處理。 因為當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜性更為突出， 涉及到的相關(guān)計算分析任務(wù)也更為繁雜， 不僅僅計算量增加， 涉及到的參數(shù)也相對更多， 如果依然依靠人工計算或者簡單的計算機輔助計算分析方法， 往往很難形成理想結(jié)果，設(shè)計人員應(yīng)該積極引入運用一些先進輔助計算分析技術(shù)， 尤其是一些自動化計算分析工具， 更是應(yīng)該予以充分運用， 以便由此更好提升計算分析準(zhǔn)確度，更好為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計服務(wù)。 另外如BIM技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜土木工程設(shè)計時， 可以有效避免各工種的碰撞， 為后期施工提供較大的便利。

3.4 優(yōu)化結(jié)構(gòu)型式

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作還需要具體落腳到結(jié)構(gòu)型式選用上， 無論是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型， 還是上部主體結(jié)構(gòu)選型， 都需要引起設(shè)計人員高度重視。 在土木工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化選型時， 設(shè)計人員應(yīng)該綜合考慮場地土質(zhì)狀況、 建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計等級等，對于地基結(jié)構(gòu)的持力層以及水文地質(zhì)狀況進行綜合分析， 進而明確基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求， 確保相應(yīng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在選型中能夠形成較強的穩(wěn)定性， 避免因為缺乏對于現(xiàn)場實際狀況的適應(yīng)而出現(xiàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題。 比如在土木工程所在區(qū)域存在軟土地基時，設(shè)計人員就需要針對性地進行地基處理、 基礎(chǔ)選型，確保其處理后的地基可以滿足上部結(jié)構(gòu)的承載力及穩(wěn)定性要求， 避免在承載能力方面出現(xiàn)嚴(yán)重偏差問題。 在土木工程上部主體結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 設(shè)計人員則需要在確保結(jié)構(gòu)體系符合安全性以及功能性要求的基礎(chǔ)上， 更好圍繞著結(jié)構(gòu)型式進行優(yōu)化， 保障其能夠具備較強適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性， 并選擇經(jīng)濟合理的方案， 可以最終更好提升土木工程結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用價值。 在土木工程結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時， 設(shè)計人員除了要重點考慮到結(jié)構(gòu)體系的整體布局優(yōu)化， 往往還需要考慮到一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)， 比如對于嵌固端的設(shè)計運用就需要引起重視， 避免在該方面形成設(shè)計隱患。

3.5 合理選擇結(jié)構(gòu)材料

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化還應(yīng)該從材料著手， 設(shè)計人員應(yīng)該綜合考慮到不同結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用效果，結(jié)合土木工程項目的建設(shè)要求以及現(xiàn)場環(huán)境條件，確定最為合理的結(jié)構(gòu)材料， 并且對其具體應(yīng)用型號予以明確， 以此更好實現(xiàn)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化， 同時促使其對土木工程結(jié)構(gòu)施工建設(shè)提供可靠指導(dǎo)。 在土木工程結(jié)構(gòu)材料選用設(shè)計中， 設(shè)計人員應(yīng)該首先掌握不同結(jié)構(gòu)型式對于材料的要求， 進而具體到各類材料上進行細(xì)化， 避免任何一類結(jié)構(gòu)材料的選用不合理出現(xiàn)隱患。 比如當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中比較常用的材料有混凝土、 鋼筋以及砌塊等， 設(shè)計人員應(yīng)該結(jié)合這些結(jié)構(gòu)材料在不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的應(yīng)用需求進行針對性分析， 保障材料在應(yīng)用到結(jié)構(gòu)中后可以發(fā)揮出最優(yōu)作用價值。 當(dāng)然， 針對不同材料之間的搭配也需要優(yōu)化設(shè)計， 以便切實提升相應(yīng)構(gòu)件的應(yīng)用性能， 比如對于混凝土結(jié)構(gòu)中的含鋼率及混凝土用量就需要優(yōu)化設(shè)計， 以便更好發(fā)揮出鋼筋材料的應(yīng)用價值。

4 結(jié)語

綜上所述， 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展難度較大， 為了促使相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案較為適宜合理，設(shè)計人員應(yīng)該首先分析明確常見問題， 基于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不明確、 參考資料不全面、 計算分析不準(zhǔn)確、 結(jié)構(gòu)方式選用不當(dāng)以及結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用不合理等問題予以改進處理， 最終形成理想設(shè)計方案。