土木工程結構設計中存在的問題及對策

土木工程結構設計中存在的問題及對策陳家寶王森厲軍勤（1.山東外國語職業(yè)技術大學，山東日照276800；2.新東港控股集團有限公司，山東日照276800；3.日照交通發(fā)展集團產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司，山東日照276800）0引言在我國城市的建設與發(fā)展中，隨著城市化建設水平的不斷提高，土木工程的建設的數(shù)量和規(guī)模在不斷擴大，設計及施工的難度也在提高。在土木工程項目當中，工程結構直接關系到工程的安全性和穩(wěn)定性,這就要求設計環(huán)節(jié)必須綜合考慮工程施工建設及投入使用后的情況,考慮設計方案的合理性，考慮因設計問題所引發(fā)的質(zhì)量及安全風險,為工程的施工建設奠定良好基礎。也就是說在土木工程項目當中，結構設計十分關鍵，設計人員必須要做好全面細致的勘察工作，獲取真實準確的數(shù)據(jù)，提升工程結構設計水平，尤其是要對結構設計中存在的問題積極地尋求解決方案，規(guī)避因設計方案不合理給后期施工造成的風險。1土木工程結構設計的原則1主次分明土木工程結構設計所針對的構件不同，不同的構件在工程整體結構中所承擔的作用也不盡相同，因此設計人員在進行工程結構設計時，必須明確分清各個構件在整體建筑結構中的主次關系，通過主次分明的設計做到層次分明、功能清晰，并且保障各個構件在整體結構中協(xié)調(diào)統(tǒng)一。優(yōu)勢互補優(yōu)勢互補原則也是土木工程結構設計的重要原則。所謂優(yōu)勢互補，就是設計人員在進行工程結構設計時應當盡可能突出工程的優(yōu)勢，做到剛柔并濟，實用與美觀兼?zhèn)?。結構設計如果過柔，在實際使用過程中容易出現(xiàn)變形、斷裂等情況，造成工程結構華而不實、實用性差；反之，如果結構設計過剛，雖然不容易變形，但在遇到較大破壞力的情況下容易受損，造成工程結構整體受損［1］。因此，設計人員在進行土木工程結構的設計時，必須秉持優(yōu)勢互補原則，協(xié)調(diào)整體設計風格,提升工程整體的穩(wěn)定性與實用性。層層設計土木工程結構設計承載著工程整體的穩(wěn)定性和安全性，以應對外界環(huán)境的長期侵蝕和嚴重的外力破壞。因此，設計人員在進行工程結構設計時，需要考慮整體結構的穩(wěn)定性，層層設計安全結構體系，通過整體結構的穩(wěn)定提升房屋結構抵御外力破壞和抗侵蝕的能力?？茖W合理在土木工程結構設計當中，需要綜合考慮項目的施工以及后期使用的問題，本著安全第一的原則開展設計工作，在發(fā)揮工程結構功能的基礎上強調(diào)工程結構的安全性。在開展設計前，需要做好充分的準備工作，全面勘查項目所在區(qū)域的環(huán)境，獲取地質(zhì)結構、地形地貌、土壤、氣候、降水等信息，結合具體的數(shù)據(jù)信息開展設計工作，確保結構設計的科學合理性；同時，還需要嚴格遵循國家及建筑行業(yè)的相關標準,不斷提高設計施工的質(zhì)量，采用先進的測量及設計方法，減少因設計問題在后期施工中所造成的質(zhì)量及安全風險，為工程施工打好基礎。2土木工程結構設計中存在的問題地基設計問題基礎是土木工程結構設計中最為重要的環(huán)節(jié)之一，基礎承載著工程的整體結構，保障著整體承載的安全性，決定著結構整體的安全性和穩(wěn)定性。如果基礎設計不合理，即使上層建筑設計得再好，也很難保證工程結構的穩(wěn)固。因此，在土木工程結構設計中必須要對基礎設計進行優(yōu)化。但是在實際的工程結構設計中，很多設計單位受到成本、利潤、勘測難度等多種原因的影響，在沒有經(jīng)過詳細實地勘查、測量和數(shù)據(jù)分析的情況下就盲目開展地基設計，造成了基礎設計不合理，難以滿足工程實際的荷載需求，造成工程在后期使用過程中出現(xiàn)沉降的問題，給工程埋下了嚴重的安全隱患?？蚣苤慕孛嬖O計不合理框架柱是整個土木工程基礎結構的主要承重結構，與工程結構的承載力與穩(wěn)定性關系重大，在整個工程結構設計當中，對框架柱設計的合理性要求較高，尤其是框架柱的截面設計決定了工程結構中框架柱所能夠承受的荷載?？蚣苤慕孛嬖O計不能盲目開展，而是必須要全面勘查施工環(huán)境，掌握準確的數(shù)據(jù)資料，結合工程結構的整體設計思路,對框架柱的截面面積進行精準計算。但是就目前實際情況而言，部分設計單位為了壓縮項目成本，在框架柱設計環(huán)節(jié)縮小了框架柱的截面面積，或將框架柱的設計與構造柱的設計相混淆，導致工程結構的承載能力降低，在長期使用過程中，工程結構的強度和承載力會不斷下降，使用壽命降低，甚至引起工程結構位移、變形、斷裂等問題，嚴重情況下還會造成結構坍塌，引發(fā)十分嚴重的安全隱患。3懸挑梁荷載設計過小懸挑梁也是土木工程結構中的主要承重部位，在工程結構設計工作中,設計人員在懸挑梁的設計上往往更加關注懸挑梁的強度是否達標，卻容易忽視懸挑梁的荷載問題。具體而言，工程結構中懸挑梁所受的荷載是豎向分布的，如果設計當中懸挑梁的荷載設計過小，挑梁截面的應力就會過于集中，隨著使用年限的不斷增加，就會造成承受的荷載過重，長此以往容易造成挑梁結構變形甚至裂縫、斷裂，危害工程結構的穩(wěn)固性和安全性。4設計圖紙完整性不足土木工程結構的設計圖紙是開展施工的依據(jù)，對于施工而言具有十分巨大的影響，在工程結構設計當中，很多設計單位在設計圖紙方面存在完整性不足的問題，具體表現(xiàn)為：（1）沒有綜合考慮工程施工的實際情況，導致設計方案不合理，這會對工程結構施工造成極大的影響，而頻繁變更設計方案必然會拖延工期，增加施工成本；（2）在工程結構設計圖紙當中沒有考慮后期施工的實際需求，一些關鍵性的參數(shù)、標識等展示不全，與施工單位的溝通不足，技術交底不充分，也使得后期施工中由于設計圖紙的不完整而出現(xiàn)一系列的問題［2］；（3）設計圖紙的精細化程度不足，對于一些關鍵性的環(huán)節(jié)和重要的數(shù)據(jù)參數(shù)沒有經(jīng)過嚴謹細致的測算，數(shù)據(jù)參數(shù)的標識不夠準確清晰，細節(jié)部位展示不足，這些問題都會增加后期施工的難度，由于數(shù)據(jù)參數(shù)的錯誤給工程結構施工造成質(zhì)量和安全的問題，同時也會增加工程結構施工的成本。3土木工程結構設計策略準確計算工程結構的地基承載能力針對前文提到的在土木工程結構設計當中因為地基承載力計算不準確所造成的工程結構不穩(wěn)定的情況，在進行結構設計時需要準確對地基的承載能力進行測量和計算。首先，設計單位應當嚴格按照國家相關的法律法規(guī)對工程現(xiàn)場進行實地勘測，嚴格測量工程結構設計所需的相關數(shù)據(jù)，根據(jù)工程項目所在區(qū)域的地理位置、地質(zhì)條件、地下水文、土壤等的情況，因地制宜開展設計工作，綜合考慮工程結構設計的安全性及實用性，在確保安全穩(wěn)定的基礎上盡可能控制成本［3］；其次，在通過實地勘測進行數(shù)據(jù)測量后通過科學的計算方法準確計算地基的承載能力，并且進行換土墊層設計時，在計算中還要將換土層的厚度計算在其中，以保障工程結構地基承載能力計算的準確性；再次，考慮工程結構中的梁、柱等荷載，通過計算所獲取的數(shù)據(jù)進行荷載折減系數(shù)驗算，從而最大限度地確保地基承載力計算的準確性，為后期工程結構使用中的安全和穩(wěn)定性打好基礎；最后，土木工程結構設計中還需要考慮工程結構的抗震能力，通過優(yōu)化抗震設計提高工程結構的抗震性能，嚴格遵循國家相關標準，合理選材、優(yōu)化設計?？茖W設計框架柱的截面面積由于框架柱的設計對于土木工程結構設計而言具有十分關鍵的影響，必須要加強重視框架柱的設計環(huán)節(jié)，通過嚴謹?shù)臏y量和計算確?？蚣苤孛婷娣e的科學合理性，提高框架柱的強度及承載力。一方面，要嚴格按照標準計算框架柱的荷載能力，在對框架柱的截面面積進行計算時，需要綜合考慮截面面積與工程結構承載力之間的關系，在綜合考慮安全性、承載力和施工成本的情況下合理控制框架柱的截面面積;同時，還需要對物理力學原理深入研究，對框架柱及梁板柱的受力進行綜合分析和準確計算，確保梁板柱與框架柱截面面積的協(xié)調(diào)一致性,以便于充分發(fā)揮二者的作用，避免二者互相產(chǎn)生不利影響；此外，設計人員還需要綜合考慮工程結構各個構件的受力情況，對板的截面積進行精準計算，通過各個構件之間的相互協(xié)調(diào)與配合，提高工程結構的穩(wěn)定性與承載力。合理設計挑梁的荷載挑梁設計應將土木工程結構中梁體受壓區(qū)域的應力控制在合理的范圍之內(nèi)，以保障工程結構主體的穩(wěn)定性。因此，在設計時，應當盡可能地保障挑梁結構的承載力。一般而言，土木工程結構挑梁的梁高越小，挑梁的受壓區(qū)域也就相對更小，這樣挑梁結構的承載力也就會降低；且由于挑梁結構本身的重量就比較輕，延展性也相對比較好，當挑梁受到豎向承載力的影響時，也會提高其抗脆性破壞能力［4］。因此，需要嚴格科學地進行挑梁荷載的設計，確保其合理性，以保障工程結構主體的穩(wěn)定性。為了提高設計方案的合理性，為后期施工做好充分準備，就需要在設計環(huán)節(jié)加強管理，提高設計圖紙的精細化程度，把握好各個關鍵環(huán)節(jié)，對一些關鍵參數(shù)進行明確標識，加強與施工單位的信息對稱與技術交底，減少后期施工中因設計方案不合理、設計圖紙不完善等問題所引起的頻繁返工及變更設計方案等問題。一方面，在工程結構設計當中，要綜合考慮實用性、安全性及穩(wěn)定性等因素，對關鍵性的設計環(huán)節(jié)進行把關，做好整體的協(xié)調(diào)，對細節(jié)部位進行細化處理［5］。尤其是一些關鍵性的環(huán)節(jié)更需要進行反復測算及技術溝通，提高設計方案的合理性，與施工單位進行充分的交流，根據(jù)施工單位的意見對設計方案及設計圖紙進行優(yōu)化，確保設計方案的合理性。另一方面，由于工程結構的設計圖紙當中會呈現(xiàn)大量專業(yè)的數(shù)據(jù)和參數(shù)，為了便于后期施工，需要在設計圖紙當中對這些專業(yè)數(shù)據(jù)和參數(shù)進行明確的標識，設計人員需要反復確認這些關鍵數(shù)據(jù)和參數(shù)的準確性。組織各參建單位對設計圖紙進行討論，結合實際情況提出優(yōu)化建議，以便于最大限度地規(guī)避設計缺陷，為土木工程結構施工做好充分準備。4結束語土木工程的設計水平關系到了建筑行業(yè)的健康發(fā)展，與城市建設水平息息相關，在大興土木的今天，對