土木建筑工程结构设计原则及存在问题

李亮

（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建设中， 建筑结构的重要性较为突出， 为了促使后续土木工程项目得以优化运用， 需要确保建筑结构体系较为稳定可靠， 这也就需要从前期土木建筑工程结构设计环节着手，保障相应设计方案较为合理可行。 虽然现阶段土木建筑工程结构设计水平不断提升， 但是因为土木建筑工程结构的复杂性同样也更高， 在设计处理中也就容易出现一些偏差问题， 影响着后续土木建筑工程结构处理效果， 应该引起相关设计人员高度重视，以便切实解决各类问题， 相关研究极为必要。

1 土木建筑工程结构设计原则

1.1 安全性原则

土木建筑工程结构设计应该首先遵循安全性原则， 要求确保相应土木建筑工程结构体系较为安全可靠， 对于后续长期应用过程中可能出现的各类事故问题予以防控。 基于这种土木建筑工程结构设计安全性原则的践行来看， 设计人员应该注重从多个角度进行综合把关， 严禁在任何方面出现疏忽大意心态， 尤其是对于各个设计标准以及设计规范的执行， 更是需要确保落实到位。 比如对于相应土木建筑工程结构设计中的抗震性能， 就需要设计人员进行综合全面分析， 尽可能提升土木建筑工程结构体系的抗震以及隔振效果， 确保土木建筑工程得以安全可靠运用[1]。

1.2 实用性原则

土木建筑工程结构设计还应该重点关注于实用性要求， 以便促使相应土木建筑工程可以在后续发挥出自身应有的作用价值， 避免影响到建筑物使用活动的正常开展。 对于土木建筑工程项目的后续长期应用而言， 如果前期结构设计不合理， 则必然会影响到各个空间应用价值， 在出现空间资源浪费问题的同时， 也会干扰项目应用功能， 致使其实用性受到制约。 因此， 土木建筑工程结构设计应该以实用性为着眼点， 确保设计方案能够从土木建筑工程的功能价值呈现入手， 促使相应设计方案能够在优化指导后续结构施工建设的基础上， 保障后续项目充分运用。 比如在土木建筑工程中应用框架结构就是比较常见的方式， 设计人员可以结合实际状况进行最优处理， 以此增强土木建筑工程的实用价值。

1.3 经济性原则

土木建筑工程结构设计还需要考虑经济层面相关指标， 促使相应结构设计方案具备理想的经济效益， 避免因为结构设计方面的偏差问题， 造成土木建筑工程项目出现造价超预算风险。 基于此， 设计人员应该在土木建筑工程结构设计中体现节约意识，要求在保障土木建筑工程结构体系安全性以及实用性的同时， 尽量压缩成本。 当然， 现阶段很多项目也积极开展限额设计， 更可以实现对于土木建筑工程结构设计的优化控制， 在经济层面的把关效果较为突出， 值得推广运用[2]。

1.4 可行性原则

土木建筑工程结构设计还应该考虑到后续施工建设环节， 要求促使相应土木建筑工程结构设计方案具备理想的可行性， 能够充分发挥出自身应有的指导作用。 这也就需要尽量避免在土木建筑工程结构设计中出现和现场不协调问题， 以此规避可能出现的工程变更现象， 对于后续各个结构组成部分予以精细化指导。 比如针对土木建筑工程结构设计方案中所有材料的选用就需要予以兼顾， 以此促使相应土木建筑工程结构设计方案更具施工可行性和指导价值， 避免因为材料方面的忽视， 影响到土木建筑工程结构设计成效。

2 土木建筑工程结构设计存在问题分析

2.1 环境因素考虑不充分

土木建筑工程结构设计存在的问题首先表现在考虑不全面上， 尤其是对于现场环境因素的考虑，因为存在着一些较为明显的欠缺问题， 必然也就难以促使相应结构设计方案较为合理可行。 在当前土木建筑工程结构设计工作开展中， 一些设计人员存在着明显的错误观念， 认为结构设计工作的开展只需要遵循相关标准和规范即可， 即使考虑项目实际状况， 也往往是关注于项目后续使用要求， 缺乏对于现场环境因素的思考， 进而导致土木建筑工程结构设计缺乏较强的可行性。 此外， 因为现场环境因素对于土木建筑工程结构的影响是多方面的， 涉及到的因素相对较多， 比如土壤状况、 温度、 湿度以及地下水等， 都会对于土木建筑工程结构体系产生影响， 需要设计人员进行综合考虑， 而任何一方面考虑不到位， 存在较为明显的遗漏， 都会影响到结构设计效果， 成为当前不容忽视的问题[3]。

2.2 基础结构设计不合理

土木建筑结构设计存在的问题还表现在基础结构方面， 基础结构作为整个项目结构体系中至关重要的组成部分， 一旦在设计处理中存在明显偏差问题， 导致相应基础结构的承载力不足， 或者是均匀性欠佳， 必然也就会导致相应结构体系的稳定性以及安全性受到影响。 具体到土木建筑基础结构设计中， 存在的问题除了受到上述环境因素考虑不当带来的影响外， 往往还和设计人员缺乏对于基础结构常用方式的了解有关， 因为没有能够密切结合现场地基状况进行针对性处理， 在相应设计方案的选用中存在着较为明显的不匹配问题， 则必然也就会影响到基础结构设计方案的合理性， 尤其是在相应基础结构的承载力把控方面， 很可能出现严重偏差问题， 应该引起设计人员高度重视。

2.3 结构方案选择不当

土木建筑工程结构设计存在的问题还表现在结构方案选择上， 对整个土木建筑工程项目至关重要，且设计难度相对较大的任务， 直接决定着后续土木建筑工程项目的应用价值。 在相应结构方案选择中，设计人员往往需要综合考虑多个方面的要求， 确保设计工作不仅仅要保障相应结构体系的稳定性以及安全性， 还需要考虑到项目经济效益以及后续实用价值， 进而对设计人员提出较大挑战， 极容易因为考虑不够全面而出现设计问题。 比如对于当前土木建筑工程结构设计中比较常用的框架结构以及剪力墙结构的选择， 因为设计人员没有能够具体针对相应土木建筑工程项目进行综合分析， 缺乏对于项目功能价值方面的分析， 也没有能够具体明确不同空间的布置状况， 进而也就会致使相应结构方案的选择设计不够合理， 极容易出现设计偏差问题。 当然，土木建筑工程结构方案选择不当问题不仅仅表现在主体结构型式的选用上， 往往还表现在一些具体内容上， 比如对于土木建筑工程结构构件的配筋率，因为缺乏准确设定， 也会影响到相应结构体系的应用效果[4]。

2.4 抗震设计不准确

土木建筑工程结构设计存在的问题还表现在抗震性能方面， 因为相应结构体系的抗震性能得不到保障， 必然也就会影响到土木建筑工程结构体系的应用价值， 很可能在地震影响或者是其他外部作用力下， 出现严重变形或者是坍塌风险。 具体到土木建筑工程结构设计中存在的抗震性能不足现象进行分析， 首先表现在主体结构设计上， 因为相应主体结构中各个构件的设计运用不够理想， 相互之间的协调性存在明显缺陷， 最终必然也就会影响到结构体系的抗震性能， 尤其是在各个关键节点上， 因为缺乏准确计算分析， 就容易出现受力失衡现象， 无法形成较为理想的抗震效果。 此外， 在土木建筑工程结构设计中运用专门的抗震设施时， 因为抗震设施的选择不合理， 或者是布置位置以及布置方式不合理， 都会影响到自身应有抗震性能的表达， 成为不容忽视的重要影响因素。

2.5 设计方法滞后

土木建筑工程结构设计存在的问题还具体表现在设计方法上， 因为当前很多土木建筑工程结构设计工作依赖于传统滞后的设计方式， 不仅会明显增加出现设计偏差问题的几率， 还会影响到最终设计方案的呈现效果， 致使相应设计方案的应用价值受损， 给后续施工建设阶段也会增加负担。 现阶段土木建筑工程结构设计工作开展依然存在部分依赖于传统二维平面设计手段， 虽然确实表现出了理想的信息化水平， 也能够替代设计人员完成一些复杂的计算任务， 但是面临着越来越复杂的土木建筑工程结构体系， 这些传统设计方法很难形成良好胜任力，明显增加了设计人员的工作压力， 有待于未来不断创新优化[5]。

3 土木建筑工程结构设计问题的解决策略

3.1 充分考虑环境因素

土木建筑工程结构设计应该首先从所有参考因素着手， 要求确保相应设计工作可以表现出理想的合理性和可行性， 避免因为现场环境因素的考虑不到位遗留隐患。 在土木建筑工程结构设计中考虑所有环境因素影响时， 设计人员除了要重点明确土木建筑工程结构设计相关标准和规范， 同时掌握土木建筑工程的应用功能以及使用年限等基本因素， 还需要重点从现场环境着手进行综合分析， 对土木建筑工程项目所处区域进行全方位探讨， 尤其是对水文地质状况、 土壤酸碱度以及当地气候状况， 都需要分析其可能对土木建筑工程结构带来的影响， 进而更有目的地进行土木建筑工程结构设计优化， 促使相应设计方案可以和现场环境较为协调匹配， 切实规避各类结构安全隐患和威胁因素。

3.2 优化基础结构设计

土木建筑工程结构设计还需要重点从基础结构着手， 设计人员应该以确保基础结构的稳定性， 针对当前影响基础结构设计效果的各个因素予以积极防控。 为了切实优化土木建筑工程基础结构设计效果， 设计人员同样也需要注重从现场环境条件着手予以分析， 了解现场地基状况以及水文状况， 进而有针对性地予以处理， 确保基础结构能够形成良好的适应能力， 可以有效提升其整体应用价值。 比如土木建筑工程项目所处区域如果存在典型的软土地基， 在基础结构设计时也就需要表现出较强的针对性， 确保基础结构能够针对软土地基形成改良加固效果， 避免在后续出现较为严重的不均匀沉降以及变形问题。 从基础结构型式选用来看， 土木建筑工程结构设计人员同样也需要重点考虑到基础结构应用的功能价值， 尤其是需要密切结合土木建筑工程项目对于地下空间的开发利用要求， 促使相应基础结构设计方案能够形成理想的匹配效果， 由此更好增强基础结构应用价值[6]。

3.3 优选结构方案

土木建筑工程结构设计工作优化还需要具体关注于主体结构方案的恰当选用， 以便促使相应主体结构方案较为适宜合理， 可以在满足基本安全性要求的同时， 进一步提升土木建筑工程项目实用价值。基于该方面诉求， 设计人员应该首先明确土木建筑工程项目的基本需求， 尤其是对于项目类型以及后续应用功能要求， 更是需要进行综合考虑， 以便保障相应结构体系较为适宜合理， 由此规避主体结构方案选择不当产生的功能受损问题。 在此基础上，设计人员还需要重点考虑到主体结构的耐久性， 确保其可以在土木建筑工程项目的使用年限内得以可靠运用， 尤其是对于土木建筑工程结构的各个构件，更是需要引起设计人员高度重视， 以便尽可能规避因为任何构件出现缺陷隐患产生不利影响。 比如针对土木建筑工程结构中混凝土构件的配筋率就需要严格把关， 结合具体要求以及相关标准， 确定好最优配筋率[7]。

3.4 优化抗震设计

土木建筑工程结构设计优化还需要重点提升整个结构体系的抗震性能， 以便促使项目得以表现出理想的安全性， 能够在地震作用下， 避免出现严重损伤问题。 基于土木建筑工程结构抗震设计工作的开展， 设计人员应该首先明确土木建筑工程项目的抗震等级要求， 进而以此为目标进行具体设计处理，避免出现根本性偏差错乱问题。 在此基础上， 设计人员应该重点结合基础结构以及上部结构进行综合分析， 明确项目相应结构体系的传力路径， 根据相应传力路径来进行抗震方面的分析， 确保土木建筑工程结构体系可以形成较为理想的抗震效果， 避免因为受力方面的偏差问题， 导致整个结构体系的抗震效果受损。 另外， 土木建筑工程结构抗震设计还需要灵活运用各种专业抗震设施， 尤其是对于减震器的应用， 更是需要设计人员结合不同土木建筑工程结构体系进行优化布置， 促使其在应用到恰当位置， 可以形成理想的地震作用力缓冲效果， 对于土木建筑工程结构形成良好保护。

3.5 运用先进设计技术

土木建筑工程结构设计优化还应该得益于设计方法的创新运用， 以便促使各类新技术对设计人员形成有力辅助， 降低设计工作难度。 相对于传统二维平面设计模式， BIM等先进辅助设计手段的应用可以表现出更强的作用价值， 设计人员可以依托该类技术手段， 更好实现对于所有结构设计任务的灵活处理， 且可以借助于碰撞检测以及设计优化等方式， 确保最终设计方案更为合理。

4 结语

综上所述， 土木建筑工程结构设计优化工作开展应该重点考虑到现阶段存在的各方面问题和缺陷，以便在明确结构设计原则的基础上， 有效解决相关问题， 最终确保土木建筑工程结构设计方案较为合理可行， 规避设计环节出现的隐患。