土木工程结构设计的控制措施

文/ 林孝和、程宽、陈洪、宋永帅 中国联合工程公司 浙江杭州 310052

结构设计是土木工程施工设计中的一道关键工序，一直以来都倍受重视。但是实际工作中由于诸多因素影响，土木工程结构设计或多或少的有一些问题，如混凝土干缩开裂、钢筋倒伏、柱体和墙体连接混乱等，不仅降低设计本身质量，也影响后续施工操作，为此要加强结构设计控制，减少甚至杜绝设计缺陷，为土木工程施工提供科学可靠的依据。

1、土木工程结构设计中的常见质量问题

1.1 楼板问题

就目前而言，楼板问题主要有混凝土干缩开裂和支座负钢筋倒伏等[1]。第一，混凝土干缩开裂。工程楼板混凝土浇筑后，短期内出现龟裂问题，温差较大地区这种问题更为明显。之所以出现这种问题，除了人为因素外，更多的是混凝土配合比设计不合理，降低了楼板结构刚度，增加了结构挠度。另外，混凝土坍落度设计不当也是造成混凝土结构开裂的一个重要原因。第二，支座负钢筋倒伏。楼板钢筋绑扎后，没有进行隐蔽工程验收就进行混凝土浇筑振捣，造成支座负钢筋出现倒伏情况。究其原因，除了因为没认真落实质量验收工作外，还在于支座负弯矩支撑设计不符合要求，致使支座负弯矩没有钢筋支撑，造成支座板面出现质量问题。

1.2 柱体、墙体连接混乱

在土木工程结构平面布置比较复杂情况下，经常出现多方向柱网相连情况。如，根柱与周围各柱之间的连接设计采用框架梁连接方式，造成很多梁交汇在一个柱上，给节点区钢筋绑扎锚固、混凝土浇筑振捣等造成不便，影响工程进度。

1.3 施工设计图和电算的计算简图不相符

在这一方面，主要问题表现有剪力墙长度、厚度及开洞大小，以及门窗开洞大小、框架高度等计算结果与施工设计图中的具体数值不相符。这些问题发生的主要原因是结构设计过早，与其他专业设计之间缺乏沟通、协调，造成具体设计有偏差。此外，施工图纸审核不到位也是一个重要因素。由于对图纸审核工作不够重视，造成了配合错误、配筋失真等，所以要加强图纸审核。

1.4 剪力墙设计不合理

由于设计人员工作经验不足，剪力墙下未进行布桩设计，一定程度上影响了剪力墙结构的承载力，不能满足抗震、抗剪设计要求。对此，要求注重剪力墙设计。

2、土木工程结构设计问题控制措施

2.1 注重图纸审核

在土木工程结构设计工作中，相关图纸设计完工后，设计人员要联合其他各方共同审核图纸，对施工图纸的可行性、合理性进行全面审查，待确认符合建设标准，没有设计缺陷后方能用于土木工程施工[2]。与此同时，进行土木工程结构设计时，主体结构设计人员要加强与其他专业设计人员之间的沟通，就同一个问题展开充分探讨，以得到最佳的设计方案，避免重复设计或设计不一致。

2.2 确定土木工程整体结构的科学性

为了提高土木工程结构设计质量，对钢重比、剪重比、内力组合、板设计和配筋等进行全面检测，确定工程结构的科学性。

第一，钢重比。钢重比是工程结构与重力荷载之间的比，对工程结构整体稳定性和重力二阶效应有着重大影响。设计时，要对钢重比进行严格控制，避免二阶效应超过20%，否则将造成结构失稳。

第二，剪重比。对于一些长周期的结构，受地震动态作用影响，地面位移对结构的破坏力较大。一般情况下，如果剪重比小于0.02，结构刚度是可以满足水平位移限制要求的，如果不能达到这样的剪重比设计要求，就无法满足土木工程结构整体稳定条件，所以设计人员要准确确定土木工程结构的剪重比。

第三，内力组合。在土木工程结构承载力抗震设计中，内力组合是一个要点，要求在结构抗震系数基础上加以分析确定。对结构内力组合进行设计时，要综合考虑受弯梁、偏压柱和受剪等系数，通过各个系数的合理调整来建立安全的内力组合，调高土木工程结构的承载力。

第四，板设计和配筋。进行工程结构设计时，对板的长边、短边的长度进行精确控制，并根据它们之间的长度差大小选择适合的计算方式。当长边与短边之间的长度之比小于2时，应采用双向板计算方式；当长边与短边之间的长度之比大于3时，应采用受力单向板计算方式。然后，按照具体的设计方式和板的几何尺寸，计算板的配筋，要确保配筋充足。

2.3 控制结构体系造型设计

具体设计时，引入结构体系造型优化设计理念，先确定土木工程结构体形，再计算柱网尺寸，以及抗侧力构件位置，合理的确定土木工程结构体系造型，优化设计方案。为了达到较好的优化设计效果，可以利用建筑信息模型，通过建筑信息模型的协同设计、碰撞检查等功能对工程结构体系造型进行优化设计[3]。特别是面对柱体、墙体连接混乱问题，可以通过建筑信息模型的碰撞检查得以消除，能减少设计缺陷，优化设计方案。

2.4 优化设计剪力墙下布桩

在土木工程结构中，剪力墙除了承载竖向荷载外，还要承受地震水平力，为了满足以上两个方面要求，要在剪力墙下布桩，用以提升剪力墙的承载能力。剪力墙下布桩设计时，它的中心线要与剪力墙重合，做好设计成双排桩，能明显提升桩的刚度和强度。同时，对桩的抗弯和抗冲剪能力进行验算，确定其能满足抗震设计要求，否则加以调整。

结论：

综上所述，本文针对土木工程结构设计中的主要问题提出了针对性的控制措施，有利于提高土木工程结构设计质量，减少设计缺陷，确保土木工程施工操作有序、高效，达到良好的经济效益。当然，除了本文提及的措施外，还应选拔优秀、有经验的设计人员担任工程结构设计岗位，利用设计人员的专业性和经验来控制土木工程设计工作，能更好的保证设计质量。

[1]苍玉军.土木工程结构设计的控制措施[J].科技创新与应用，2017，（13）：233.

[2]卢锦.土木工程结构设计存在的问题及设计措施[J].绿色环保建材，2016，（12）：45.

[3]王大力.土木工程结构设计的控制措施[J].四川水泥，2016，（11）：337.