关于土木工程建筑结构设计中的问题及对策分析

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阮士兵

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摘要

在土木工程项目的实际施工过程中,建筑结构设计是保证土木工程质量的关键环节,是保证建筑安全、环保和功能的基础,对保障居民生命财产安全具有重要意义。在实际的土木工程建筑结构设计过程中,为了保证结构设计的安全性和经济性,通过始终坚持安全第一的原则,有效解决建筑结构设计过程中的问题,不断推动土木工程的发展。因此,本文分析了土木工程建筑结构设计中存在的问题,并探索了有效的解决方法,以促进土木工程建筑结构设计的发展。


关键词

土木工程;建筑结构设计;问题;策略探讨

正文

引言:随着我国建筑业的快速发展,土木工程结构设计受到了广泛关注。建筑结构的耐久性和安全性是结构工程中重要的质量指标。土木工程结构设计技术的合理性将直接影响整个结构的安全系数。虽然建筑业取得了快速发展,建筑技术和设计水平也有不同程度的提高,但建筑结构设计过程中仍存在一些问题,需要深入分析,才能采取有效的解决方案,保证建筑结构设计的质量。

一、土木工程项目结构设计工作中的主要问题

(一)建筑结构设计整体把控有待提升

当前土木工程建设工作中,由于对功能性与安全性要求越来越高,加上结构越来越复杂,结构设计的要求也就越来越高。但是当前很多工程结构设计工作都存在一个重要问题就是结构方案对于整体结构方案的设计不够重视,未进行方案阶段的概念设计,这样就会导致结构在整体性上存在缺陷,很多结构组成部分之间存在平面连接薄弱、竖向刚度突变等情况,导致建筑结构在抗震中存在安全隐患。

(二)很多设计细节未得到科学处理

在土木工程建设中,结构设计不仅对整体协调性的要求高,对于细节处理的要求也非常高,设计中必须对一些关键细节给予重视。因为如果细节处理不好就很容易在一些关键点上出现问题,进而降低结构承载力,引起结构局部破坏,进而导致建筑结构整体出现破坏,细节问题处理不好已经成为当前建筑结构设计当中的常见隐患之一,砼结构大样中的悬挑结构钢筋锚固不足,未进行倾覆验算;钢结构支座结点计算采用钢接,而图纸为铰接;后置预埋件未进行后锚固设计;加固设计不考虑与原有结构连接的可靠性等,这些细节问题常会成为被忽视的设计细节,如果对这些细节不够重视导致局部留下安全隐患,同时还有可能导致建筑结构与其他相连结构之间存在连续破坏,进而影响建筑整体安全问题。

(三)设计计算不严谨

土木工程建筑是一项工程量巨大的、结构复杂的工程项目,土木工程建筑结构也就具有较高的复杂性。在设计工作中应做好力学荷载方面的数值计算,才能确保设计中各结构因素全面考虑,而为建筑结构总体稳定性提供保障,结构设计中的计算步骤较多且很多节点的设计计算过程都需要以多种因素综合考量为基础,设计中必须综合计算才能保证设计无偏差,如果计算不严谨就会导致很多建筑结构上出现实际受力与计算不相符,整体结构的力学平衡就无从达到。这对于建筑来讲是非常危险的,如大开洞未考虑楼板变形采用刚性板计算假定,坡屋面计算采用平屋面,反梁计算时采用 T 形截面等问题。

(四)错漏碰缺

二维平面施工图对于现代工程的日趋复杂结构表达,常无法充分体现建筑三维信息,致使工程在实施过程出现大量变更,大量拆改费用,对工程造价、工期等都产生了不小影响。

二、针对土木工程建筑结构设计工作中主要问题进行解决的策略

当前建筑工程项目质量要求较高,为了提升建筑使用的稳定性与安全性就需要对土木工程当中结构设计进行多方面优化,结构设计中必须针对整体协调性进行综合考量。

(一)对设计目标进行明确

为了确保建筑结构设计的总体科学性,明确设计目标,了解设计原则是必不可少的。开展设计工作之前必须对工程项目的具体需求进行全面了解与分析,尤其是建筑结构所需承载的各项力学状态,只有对其进行全方位分析才能降低后期隐患出现的概率,在设计开展前要对结构适用性需求进行了解,并要确保结构总体布置科学合理,设计能够与后续其他结构、功能性系统设计相互融合,这样才能保证建筑工程总体安全性。建筑结构设计还应对结构耐久性是否足够,安全性是否达标进行研究,要保证结构设计能够在以后长期运行中为建筑项目提供支撑保障,降低各种结构不稳定隐患的影响。

(二)确保工程结构整体协调

在土木工程建筑结构设计过程中,还需要保障其相应结构具备理想的整体协调效果,有效提升后续建筑结构的适用性能,避免自身存在一些矛盾和相互冲突,尤其是对于后续应用过程中可能涉及的暖通系统、给排水系统以及采光系统等,都需要进行协调处理,保障土木工程建筑结构具备理想的满足效果。这也就需要相应设计人员较好了解各个方面的影响因素和可利用条件,促使其能够在后续具体土木工程建筑结构设计中有所体现,如此也就能够最终提升其整体设计效果,促使其具备一定的预见性,对于后续其他系统的设计以及施工建设形成理想的基础条件,尤其是要避免可能存在的各个方面不当处理,将土木工程建筑结构设计工作提升优化。

(三)注重方案阶段的概念设计

工程师在确定结构方案中,要根据建筑方案,对结构的平面布置、竖向布置作宏观的把控,对可能出现的薄弱处做出预判,刚心与质心尽可能相近,避免过大的扭转效应,避免弱连接产生应力集中。对于重要部位、受力复杂部位要采用不同软件不同计算模型科学分析,进行性能化设计。

(四)设计工作中应积极提升细节的科学性

对于土木工程建筑结构设计工作的落实,为了提升其后续应用效果,还需要重点把握好各个核心细节的处理,促使这些细节能够具备理想的协调性和合理性,避免形成较大的缺陷。在细节的优化处理中,一些关键节点的把握是必不可少的,除了要促使其体现出较强的协调性和预见性,保障后续各个其他相关系统的有效安装处理之外,还需要确保其规范性较为可靠,详细了解国家相关规范要求,如此也就能够较好降低可能形成的细节处理矛盾。在建筑结构设计工作中细节处理的水平要求较高,且很多细节处理还存在较大难度,这就要求设计者要积极提升自身专业水平,对设计规范以及基础原理必须深入理解。对于一些复杂的结点可以进行有限元分析,必要时采用实际模型进行试验验证。

(五)积极应用新型技术

对于复杂工程可采用 BIM 等信息化技术,应用这些新型技术能够为建筑结构设计的科学性提供保障,BIM 设计平台可以为建筑结构设计者提供三维模型构建服务以及后期结构碰撞检查服务,这样就能够对建筑结构设计工作中的错漏碰缺问题进行探讨与改正,为建筑结构设计准确性提供保障。

(六)加强各单位之间的沟通交流力度

要想不断优化土木工程建筑结构设计工作,就要注重加强各单位之间的沟通交流力度,结构设计人员在实际建筑结构设计之前,要和投资商、承包商等负责人进行仔细沟通,全面、深入的了解建筑施工的具体要求。并提前和地质勘探等部门进行联系,这确保对施工现场和地质条件等进行有效的把握,在此基础上,明确各建筑部门需要注意和配合的事项,确定一个良好的建筑结构设计基本方案。

三、结束语

总之,由于土木工程建筑结构设计本身涉及的内容较多,整个设计过程较为复杂,建筑结构设计人员应充分了解实际施工要求和条件,充分结合自身专业知识,制定最有效的设计方案,确保建筑结构设计工作能够更好地为后期施工工作服务。

参考文献:

[1]梁英峰.土木工程建筑结构设计中的问题与策略分析[J].居舍,2018(33):12.


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