土木工程结构设计存在的问题及设计方法分析

芦丽

（晋中市建筑勘察设计院， 山西 晋中 030600）

在现阶段土木工程项目设计工作开展中， 因为结构设计作为整个土木工程设计工作的核心任务，一旦出现偏差问题， 则很可能影响到土木工程项目的安全应用效果和使用功能价值， 应该引起设计人员高度重视。 土木工程结构设计水平虽然正在不断提升， 但是因为项目整体复杂性更为突出， 结构设计难度同样比较大， 也就容易在设计处理中出现一些偏差问题， 影响土木工程结构设计品质， 要求设计人员选择适宜合理地优化方法予以改进和完善。基于此， 针对土木工程结构设计存在的问题及其设计方法进行研究极为必要， 成为优化土木工程结构设计方案的重要路径。

1 土木工程结构设计概述

在土木工程项目结构设计工作开展中， 其主要是围绕着土木工程项目的建筑功能进行有效设计，促使其可以形成契合后续土木工程项目应用需求的结构方案， 同时对后续土木工程项目施工建设予以优化指导。 基于土木工程项目的构建来看， 结构的重要性不容忽视， 如果土木工程项目结构方面存在较为明显的偏差问题， 不仅会影响到土木工程项目后续长期应用的安全性和耐久性， 还会直接影响其使用功能， 导致土木工程项目空间出现浪费问题，应该引起设计人员高度重视[1]。

具体到土木工程结构设计工作的开展中， 设计人员应该重点围绕着方案设计、 结构分析、 构件设计以及绘制施工图等关键环节进行优化落实， 确保最终土木工程结构设计方案能够具备较强应用价值。结合当前土木工程结构设计工作面临的要求来看，设计人员应该重点考虑到以下几个方面： 首先， 土木工程结构设计应该考虑到项目功能要求， 确保相应结构体系可以实现整体空间的合理规划以及内部空间的合理划分， 以此更好促使土木工程项目得以优化运用， 避免出现功能价值受损问题； 其次， 土木工程结构设计还需要考虑到美观性要求， 这也是当前人们对于土木工程项目要求相对较高的一点，避免在审美方面出现严重偏差问题， 尽可能促使土木工程项目具备更强的艺术性和视觉吸引力； 再次，土木工程结构设计还应该体现较强安全保障作用，能够针对土木工程项目后续长期应用过程中出现的严重不稳定因素予以防控， 确保其得以形成理想应用效果， 尤其是在使用年限内， 更是需要确保其具备理想安全保障作用， 避免在结构方面出现变形或者是坍塌风险； 另外， 土木工程结构设计还需要考虑到方案的可行性， 不仅仅要促使相应结构设计方案符合土木工程项目现场实际状况， 还需要确保其在经济层面以及技术层面具备理想可行性， 以此更好发挥出土木工程结构设计方案的施工指导作用， 尽可能降低后续土木工程项目出现变更问题的几率[2]。

2 土木工程结构设计常见问题分析

2.1 设计标准不明确

土木工程结构设计在现阶段存在的问题首先表现在最初的设计标准不够明确上， 因为相应设计标准选择不当， 或者是在具体执行中存在着一些明显的偏差问题， 则必然会严重影响到土木工程结构设计方案的合理性， 甚至出现一些严重违规内容， 应该引起土木工程结构设计人员高度重视。 在土木工程结构设计中， 因为当前建筑面临着越来越复杂的使用功能及外观要求， 涉及到的标准以及规范相对较多， 且很多标准对于不同土木工程项目的规定也存在着差异， 进而也就容易导致设计人员出现理解上的偏差， 无法对相应设计标准予以准确应用。 一旦土木工程结构设计标准的选用不当， 后续相应设计工作必然也就会受到影响， 成为不容忽视的核心影响因素。

2.2 参考资料不全面

土木工程结构设计工作的开展并非凭空进行，设计人员应该参考大量资料， 由此促使相应土木工程结构设计方案更为适宜合理， 可以表现出较强的可行性价值。 但是在相应参考资料方面， 现阶段依然存在着较为明显的问题和缺陷， 很多土木工程结构设计人员就是因为无法及时获取较为详细全面的信息资料， 或者是获取的参考资料不够准确精细，造成土木工程结构设计方案不够合理， 随之影响到最终土木工程结构设计效果。 因为土木工程结构设计工作需要参考的资料不仅包括一些通用的标准和规范， 还涉及到了大量相似项目的成果总结及经验、教训的学习， 以及自身相关资料信息， 尤其是现场水文地质资料以及周边既有构筑物信息， 都会对于土木工程结构设计提出要求， 如果土木工程结构设计人员出现忽视问题， 则必然会产生不利影响和危害[3]。

2.3 计算分析不准确

土木工程结构设计在当前存在的问题还具体表现在计算分析工作上， 因为相应计算分析工作不够准确可靠， 存在着较多的偏差问题， 随之必然也就会影响到最终土木工程结构设计方案的应用效果。在土木工程结构设计中， 为了确保相应结构体系具备理想的稳定性和安全性， 必然需要确保土木工程结构的各个参数信息较为准确可靠， 如此也就需要设计人员在获取基本参数信息的同时， 能够予以准确计算分析， 而计算分析方面的偏差问题必然也就会影响最终设计效果。 具体到计算分析不准确的问题形成中， 除了相关基础数据获取不够准确外， 往往还表现在计算分析方法选择不当， 或者是计算分析技术选用不合理， 最终导致土木工程结构设计不够理想。

2.4 结构方式选用不当

土木工程结构设计在现阶段存在的问题还表现为具体结构选型不当， 因为结构方式的选用不合理，必然也就会影响到最终土木工程结构设计效果， 成为不容忽视的关键问题。 基于这种土木工程结构方式选用不当的具体表现进行分析， 主要在基础结构和上部结构两个方面， 如果基础结构选型不当， 则必然会导致相应土木工程项目的整体稳定性得不到保障， 容易在后续长期应用过程中出现不均匀沉降，甚至是偏斜问题； 如果上部结构设计不合理， 则同样也会影响到土木工程项目应用安全性， 同时也会导致其实用功能受到制约[4]。

2.5 结构材料应用不合理

土木工程结构设计在现阶段存在的问题还表现在具体结构材料选用上， 因为设计人员虽然在结构施工中明确了各类土木工程结构材料选用标准， 对于具体型号和标号能否给予明确， 但是容易出现一些选用不准确和不适宜的问题， 进而也就容易导致土木工程结构设计方案的知识作用受损， 难以形成理想的施工可行性效果。 比如在土木工程结构体系中至关重要的混凝土、 钢筋、 焊材以及砌块等材料，没有结合土木工程结构实际状况进行合理选择， 必要也就导致相应的土木工程结构受到影响， 应该引起高度重视。

3 土木工程结构设计优化方法

3.1 明确设计标准

在土木工程结构设计工作优化中， 设计人员首先应该注重明确设计标准， 确保相应设计标准能够对具体工作的开展予以指导， 尽可能规避设计工作中出现的明显偏差问题。 在土木工程结构设计标准明确中， 设计人员应该全面了解当前土木工程行业有关于结构设计的所有标准和规范， 进而针对这些标准规范和自身项目的匹配性进行分析， 从中选择出最为适宜合理的设计依据， 用以指导土木工程结构设计工作开展。 具体到土木工程结构设计工作具体开展中， 当面临具体设计任务和目标时， 为了体现出较为理想的设计效果， 设计人员更是需要注重选择相匹配的设计依据， 同时满足土木工程项目结构设计方案的可行性以及功能性， 对于所有设计标准予以灵活选用， 这也就必然对于设计人员提出了较大挑战， 要求其不仅要熟悉所有土木工程结构设计相关标准和规范， 还应该具备设计灵活度[5]。

3.2 充分参考所有资料

土木工程结构设计工作优化还需要确保设计人员具备较为充足的参考资料， 这些参考资料不仅包括上述所有设计标准和规范， 还需要重点考虑到土木工程项目自身相关的所有资料， 设计人员在参考运用这些资料的基础上， 才能够更好予以优化处理，确保设计方案的合理性以及可行性较高。 基于此，设计人员在工作开展前应该注重进行全面调查， 在掌握土木工程项目前期所有资料文件的基础上， 还需要针对项目现场所有资料进行收集， 比如土木工程项目施工现场的水文地质状况、 周围构筑物分布状况以及自然气候条件等， 都需要设计人员予以充分调查和运用， 避免土木工程结构设计方案和这些因素存在冲突矛盾。 比如在土木工程结构设计中为了提升结构体系的安全性以及稳定性， 设计人员就需要重点关注于项目所处区域的风力状况以及雪压状况， 进而更好实现相应结构设计方案的针对性处理， 避免因为未来土木工程项目面临较大的风压或者雪压， 导致其结构稳定性出现隐患。 此外， 为了更好优化土木工程结构设计方案， 设计人员应该关注的参考资料除了项目自身各方面情况， 往往还可以参考解决既往土木工程项目优秀案例， 力求在结合自身项目实际状况的基础上， 吸收有价值的设计方法， 最终更好提升土木工程结构设计水平。

3.3 保障计算准确度

土木工程结构设计优化还应该落脚到具体计算工作上， 设计人员应该确保所有计算分析任务得以规范有序落实， 避免该方面的任何偏差问题， 影响到后续土木工程结构体系的安全性和可靠性。 在土木工程结构设计中相关计算分析工作执行时， 设计人员应该首先结合相关目标和任务， 选择适宜合理的计算分析方法， 尤其是对具体公式的选用， 更是直接决定着计算分析结果的可靠性。 这也就需要设计人员逐步积累丰富工作经验， 能够在处理计算分析任务时， 选择最为匹配的方法， 由此更好提升计算合理性。 比如在计算土木工程楼面活荷载时， 设计人员就需要结合相应规范， 选择较为适宜合理的计算方法， 确保土木工程中的各个空间的楼面活荷载均可以得到准确计算处理。 因为当前土木工程结构设计复杂性更为突出， 涉及到的相关计算分析任务也更为繁杂， 不仅仅计算量增加， 涉及到的参数也相对更多， 如果依然依靠人工计算或者简单的计算机辅助计算分析方法， 往往很难形成理想结果，设计人员应该积极引入运用一些先进辅助计算分析技术， 尤其是一些自动化计算分析工具， 更是应该予以充分运用， 以便由此更好提升计算分析准确度，更好为土木工程结构设计服务。 另外如BIM技术应用于复杂土木工程设计时， 可以有效避免各工种的碰撞， 为后期施工提供较大的便利。

3.4 优化结构型式

土木工程结构设计优化工作还需要具体落脚到结构型式选用上， 无论是基础结构选型， 还是上部主体结构选型， 都需要引起设计人员高度重视。 在土木工程基础结构优化选型时， 设计人员应该综合考虑场地土质状况、 建筑物地基基础设计等级等，对于地基结构的持力层以及水文地质状况进行综合分析， 进而明确基础结构的设计要求， 确保相应基础结构在选型中能够形成较强的稳定性， 避免因为缺乏对于现场实际状况的适应而出现基础结构不稳定问题。 比如在土木工程所在区域存在软土地基时，设计人员就需要针对性地进行地基处理、 基础选型，确保其处理后的地基可以满足上部结构的承载力及稳定性要求， 避免在承载能力方面出现严重偏差问题。 在土木工程上部主体结构设计时， 设计人员则需要在确保结构体系符合安全性以及功能性要求的基础上， 更好围绕着结构型式进行优化， 保障其能够具备较强适应性和协调性， 并选择经济合理的方案， 可以最终更好提升土木工程结构体系的应用价值。 在土木工程结构上部结构优化设计时， 设计人员除了要重点考虑到结构体系的整体布局优化， 往往还需要考虑到一些结构细节， 比如对于嵌固端的设计运用就需要引起重视， 避免在该方面形成设计隐患。

3.5 合理选择结构材料

土木工程结构设计优化还应该从材料着手， 设计人员应该综合考虑到不同结构材料的应用效果，结合土木工程项目的建设要求以及现场环境条件，确定最为合理的结构材料， 并且对其具体应用型号予以明确， 以此更好实现土木工程结构设计方案的优化， 同时促使其对土木工程结构施工建设提供可靠指导。 在土木工程结构材料选用设计中， 设计人员应该首先掌握不同结构型式对于材料的要求， 进而具体到各类材料上进行细化， 避免任何一类结构材料的选用不合理出现隐患。 比如当前土木工程结构设计中比较常用的材料有混凝土、 钢筋以及砌块等， 设计人员应该结合这些结构材料在不同结构构件中的应用需求进行针对性分析， 保障材料在应用到结构中后可以发挥出最优作用价值。 当然， 针对不同材料之间的搭配也需要优化设计， 以便切实提升相应构件的应用性能， 比如对于混凝土结构中的含钢率及混凝土用量就需要优化设计， 以便更好发挥出钢筋材料的应用价值。

4 结语

综上所述， 土木工程结构设计工作的开展难度较大， 为了促使相应结构设计方案较为适宜合理，设计人员应该首先分析明确常见问题， 基于设计标准不明确、 参考资料不全面、 计算分析不准确、 结构方式选用不当以及结构材料应用不合理等问题予以改进处理， 最终形成理想设计方案。