土木工程建筑结构设计问题及优化措施

土木工程建筑结构设计问题及优化措施

李成刚

湖北中江建筑设计院有限公司 湖北武汉 430070

摘要：建筑结构设计是土木工程建筑设计的关键一环，但设计中常由于多方面因素而存在一些薄弱问题。在土木建筑结构设计时，设计人员应依托先进理念和理论，综合考虑建筑特点，合理利用优化方法，并进行精确计算，从而为建筑结构性能提升奠定坚实基础。文章分析了土木建筑结构设计的问题，提出了几点优化措施，以供借鉴。

关键词：土木工程；建筑结构；设计

前言

在土木建筑结构设计中融入科学的设计理念、思路，不仅能够实现建筑结构空间布局、建筑工程质量的最优化，而且还能够确保建筑结构满足土木工程施工的受力特性、实际客观条件等，最终使建筑结构更加安全。此外，优化建筑结构设计，能够兼顾业主对建筑的审美价值和实用价值，能够最终推动我国建筑行业的升级，提升其市场竞争力。

1土木工程建筑结构设计概述

建筑结构设计是土木工程设计的重要组成，包括上部结构设计、基础设计两种。前者涵盖了框架结构、剪力墙结构、筒中筒结构、钢结构等多种类型；后者需要依据工程地质勘察报告中涉及的上部结构类型、上部结构荷载效应，验算地基承载力、基础内力、配筋，确定基础底面积及必要的构造措施。除此之外，在地质勘察报告分析过程中，设计人员还需要清晰判定地质资料中对场地的评价、基础选型的建议，在对场地初步了解的基础上，结合地质剖面图、各土层物理指标，对场地的土层分布、地质结构以及场地稳定性、均匀性进行进一步评价，为基础形式确定以及地基持力层沉降数据、基础不利地质情况分析提供依据。比如，在地质报告中表明“勘察期间见地下水”，若为岩石等不透水土层，且建筑带地下室，就需要考虑水压，以避免基坑进水无处排出而导致的一系列问题。

2建筑结构设计中常见问题

2.1建筑基础选型不够合理

土木建筑的功能性固然重要，但也绝不能忽视其安全性。提升土木建筑的安全水平，需要有关人员从建筑结构设计工作中着手，提升结构设计的合理性。建筑工程的安全水平受到多个方面因素的影响，例如建筑结构选型科学与否、使用材料是否符合规范标准要求、建筑结构的承载性是否符合标准等等。然而现阶段我国建筑行业存在明显的基础选型不合理的问题，土木建筑承载性不能符合标准要求，土木建筑施工基础差，后期建筑物发生不均匀沉降等等。这一系列问题随之而来，最终引发严重的土木建筑安全事故。

2.2建筑物框架设计存在的问题

在建筑结构的设计过程中，相关的设计人员需根据框架的要求及特征，对所设计的建筑物的框架柱和框架梁进行合理的设置。但是在实践中，往往会忽略一些框架设计，就会导致设计方案出现问题，还有的设计人员为了更加突显建筑的功能，在对框架柱进行设计时，相应地减少框架柱的宽度，很大程度上降低了框架柱的抗击能力，抗震能力变弱。

2.3抗震指标不清晰，理念不明确

我国现阶段对于建筑物的设计理念和设计方法针对抗震效果的具体数值和规定都不甚明确。而且在一些地区环境复杂，再加上忽视了由于外界和内部等多种因素下对于建筑结构的性能设计提升。而且许多设计单位设计人员忽视许多微小细节对于控制建筑物损失的能力不足，对于建筑物建设完成后是否具备抗震性能和抗震能力没有进行有效地评估，对整体抗震性能不利。

3土木建筑结构设计的优化措施

3.1建筑地基设计优化

地基是土木建筑最基础也是必不可缺的组成部分，因此，在土木建筑结构设计过程中，必须考量地基设计的优化，科学勘测施工现场地质及其承载能力，进而保证整个施工项目质量；此外，设计人员还应科学分析影响地基结构设计的因素，并根据分析结构，将可能遇到的风险点、安全隐患等全部纳入到优化方法中，比如在施工现场安装防护性装备、强化施工环境和地基之间的关联性等。

3.2框架剪刀墙结构设计优化

设计人员要首先明确结构框架设计标准，按照力学原理，进一步提升结构的平衡性和稳定性，要有效简化抗震设计的相关因素，减轻建筑物的抗震负载力，从整体上促进结构抗震性能的提升，并制定符合抗震设计要求的质量标准，在保证建筑结构承载力的同时，简化建筑结构。

为了进一步提升建筑结构设计的强度和抗震性能，有关单位需要高度重视剪刀墙结构的设计，高效、广泛的应用剪刀墙。良好的剪刀墙结构，能够大大提升建筑结构的稳定性，减少事故问题产生的可能，提升建筑结构应对自然灾害的能力，为人们创造更加安全的居住环境和生活环境。科学设计剪刀墙结构，需要设计人员做好剪刀墙重量的均匀分布，要确保建筑平面的刚度和土木建筑各层的结构重点能够保持一致。设计人员需要关注剪刀墙的承重，关注剪刀墙水平方向的相关问题，综合考虑剪刀墙的角度平衡的问题。在进行施工建设的过程中，设计人员还要结合项目建设的实际情况，综合分析剪刀墙的承受能力，科学计算相关数据，明确工程项目的实际需要，尽可能的提升剪刀墙结构的强度、刚度和稳定性。

3.3增强建筑物抗震设计

建筑物的设计过程中，要明确具体规则并对相应建筑物的规划进行有效布置，通过对我国一些地区抗震数据进行有效的分析，结合当地发生地震的频率，对建筑物的抗震效果做好相应的规划和设计。通过设立平立面可以有效提升建筑物的抗震能力和减少地震对建筑物的破坏。设计人员要明确对于建筑结构的抗震规则，多从建筑物平立面的外形、测力承受力等角度进行充分考虑。对于建筑物外部，要保证其对称性和均匀性，减少不必要的复杂结构，增强建筑物的抗扭能力。

通过对我国地震灾害的数据调查显示，土质属于软土层的地区，如果建筑层数过高，建筑的结构属于头重脚轻，地震对建筑物的破坏程度会远高于其他地区同楼层的建筑。在对建筑物进行具体开工前，保证地基等具体设施条件不变的情况下，尽可能减少建筑物本身的重量和增加其设计质量。

3.4科学计算设计数据

针对箱、筏基础底板跳板。在设计箱、筏基础底板跳板时，需要合理优化对边跨底板钢筋，如果采用通长布置法，则无须增加通长筋，有利于减少材料浪费和损耗。不可使用计算跳板的方式来计算建筑物窗井部位，如若建筑物有地下室，则需要灵活考虑各项问题。

针对梁、板跨度。在建筑结构设计时，需要严格按照相关规定进行跨度计算，并根据建筑物实际情况来做相应调整。如果建筑物采用常规结构，那么可按照净跨度1∶1来进行跨度计算；如果建筑物是宽扁梁结构，则不可采取前种方式来计算跨度。在设计梁板结构时，可将其看作变截面板；在设计扁梁结构时，需要先确定梁高与板厚之间的差异，如若无太大差异，那么在计算长度时，可直接计算梁中心，并根据相关参数来合理配筋。

针对沉降问题。在基坑开挖时，坑边地基土不会出现反弹状况，但坑中心位置的地基土，会受作用力影响，出现反弹情况，这种情况下可用人工方式来消除回弹部分。当建筑基坑较小时，坑底约束力便会增大，回弹可忽略，可根据基底附加应力来进行沉降计算；当建筑基坑较大时，则需要进行箱基沉降计算，做好安全储备。

4结语

综上所述，在建筑技术不断革新发展的进程中，土木建筑结构呈现出更加多变的特征，建筑类型、功能模式均朝着高度复杂的方向发展，对建筑结构设计提出了严峻的挑战，也使建筑结构设计中原有薄弱问题更加明显。建筑结构设计是土木工程施工的基础保障，必须予以高度重视，针对当前土木建筑结构设计中存在的问题，实施有效措施，优化结构设计方案，提高土木建筑结构稳定性，保障土木建筑工程施工质量。

参考文献

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