土木工程建筑结构设计优化
梁凯
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梁凯,. 土木工程建筑结构设计优化[J]. 中国土木工程,20222. DOI:10.12721/ccn.2022.157018.
摘要: 随着我国整体建筑行业的不断发展,建筑施工技术以及设计水平都得到了有效的提升,但是在实际土木工程建筑结构设计过程中还存在一些问题,为了进一步提升土木工程建筑整体施工质量以及安全性,必须要针对土木工程结构设计中存在的问题进行深入分析,不断优化土木工程结构设计方案。
关键词: 土木工程;建筑结构;问题;优化策略
DOI:10.12721/ccn.2022.157018
基金资助:

土木工程建筑结构设计关系着整个建筑工程稳定性以及合理性,因此在实际进行土木工程建筑结构设计过程中必须要对各种影响因素进行全面考虑,并不断优化各个环节的设计方案,这样才能充分保证土木工程建筑的安全性。

1土木工程建筑结构设计的原则
1.1高效性
在土木工程建筑结构设计期间,需要全面标注设计图表,明确设计方案中的数据资料,并分析和探讨建筑结构可能存在的风险。重点设计重要结构,特别是承重结构、部分承重墙,做好重难点的突破性设计,探讨灾害发生后的损失和影响,保证设计方案的高效性。
1.2安全性
从本质上看,建筑可为人们提供舒适、安全的场所,或提供可停留或居住的空间。这样一来,需要满足规避极端天气、风吹日晒的需求。自然灾害作为一种常见的自然现象,对建筑的影响除体现在地震方面,还涉及泥石流、海啸等,对建筑安全性和社会危害较大。对此,在自然灾害发生后,人们对建筑的依赖性更高,此时其结构安全性显得尤为重要。此外,随着社会经济的发展,城市人口密度提高,建筑数量增加,如若灾害发生后建筑倒塌,就会造成成倍危害,这也要求建筑结构具备安全性特征。
1.3合理性
土木工程建筑方案设计过程中,除要保证其安全性外,还要确保设计方案的合理性。实际设计中,需要全面分析结构特征,简要分析现场情况,综合调查地质条件,从而保证设计方案的合理性、科学性,促使设计方案满足需求和质量标准。
1.4完整性
在建筑结构设计过程中,需要考虑设计方案的完整性,集中探讨和分析土木工程,总结设计不足和缺陷。设计人员应在方案设计结束后,对其进行针对性的优化和补充,对于重点或薄弱环节,要进行多次分析,严格按国家标准设计,确保最终方案满足需求,提高结构安全性和稳定性。
2土木工程建筑结构设计存在的问题
2.1环境破坏和污染严重
一直以来,环境问题都是人们的关注重点,行业的发展会对环境产生或多或少的影响,只能采用有效措施尽可能的避免。如若在土木工程建筑结构设计中忽视环境保护,将严重影响生态环境。
2.2结构设计安全问题
建筑结构设计方案优劣性,和事故发生几率有着直接关系。从当前来看,部分人员在设计建筑结构方案时,多存在随意增添钢量或扩大截面的现象,增加施工成本,威胁建筑结构的安全性。报告显示,尽管我国在结构方案上的安全储备较低,但是对材料用料的要求却高于其他国家。20世纪50年代初期,我国的混凝土强度低,施工方式也落后于其他国家,导致安全事故频发。可见,安全事故的发生和建筑结构的安全性密不可分。
2.3结构稳定性问题
现阶段,土木工程建筑多为高层,但是在工程施工中,由于内外界因素的影响,严重干扰着结构的稳定性。因此,在设计建筑结构时,需要综合考虑其抗震性能和稳定性。建筑结构抗震设计期间,建筑工程的宽度参数是重要指标,也是设计人员考虑的重点,和建筑结构稳定性有着直接关系[2]。同时,还要考虑建筑基础深度,比如:部分员工经由变形缝分开裙楼和主楼,加之基础埋深不合适,一旦发生地震,将导致建筑物滑移或颠覆,威胁居民的生命、财产安全。
2.4楼层平面刚度问题
建筑结构设计过程中,若结构概念缺失或布置不合理,可使用楼板变形的方式计算楼层平面高度。从力学模型上看,该方法是可行的。但是,设计人员在明确变形程序时,所得结果并不准确。分析得知,计算结果不准确的原因和立于安全储备上的位置受到严重影响相关。基于此,设计人员可借助楼层设计的刚性露面进行计算,从而规避计算误差现象的出现。
3土木工程建筑结构设计优化策略
3.1优化建筑图纸设计
图纸是建筑工程施工的重要依据,也是保证工程效益的主要资料,只有施工人员参照图纸施工,才能保障施工安全性和施工质量。具体施工中,普遍存在敷衍图纸要求的情况,图纸内容也存在诸多缺陷,这是导致图纸无法落到实处,无法发挥实用价值的重要因素。对此,需要针对性的完善建筑图纸。投资人员需要充分了解建筑质量、经济效益间的关系,以保证图纸完善、合理,尽可能的确保施工质量、经济成本的最优关系。在建筑图纸设计过程中,需要明确参数指标,直观判断图纸内容。同时,还要在图纸中标注参数及含义,明确参数界限,确保施工人员不会对图纸产生模棱两可理解的情况,便于有效落实设计方案。建筑方案设计完成后,先对图纸内容进行检查,确认无误后方可使用。若建筑图纸出现问题,即刻结合工程实际修改,直到图纸内容都准确标注,进一步体现图纸设计的严谨性及合理性。
3.2优化安全設计,降低自然灾害影响
待自然灾害设计得以完善后,根据其对建筑工程的影响,采用有效措施降低自然灾害对建筑的影响[3]。现阶段,多在建筑主体、基础结构间设置隔离层,在顶端设置反摆,规避自然灾害发生后的建筑碰撞,解决建筑大幅度振动的问题,保证建筑结构的稳定性。该方案已在当前广泛应用,而且在部分项目中也明确了该方案的可行性。另一方面,做好建筑结构的抗震设计,例如:借助偏压柱、综合受弯梁等方法提高抗震性能,做好配筋和板的设计,保证板的长短边设计合理。又或者,沿着墙体高度设置钢筋硂小柱,按构造要求设置构造柱,其截面为240×180mm,纵筋使用4Ф12,箍筋间距≤250mm,并在柱上下端加密。  

3.3优化建筑结构设计
建筑结构设计是土木工程建筑设计中的重要环节,因此设计人员除要保证图纸精准外,还要优化结构设计。具体设计中,设计人员需要明确这样几点:第一,结构设计优化的目的是提高建筑工程的施工质量;第二,结构设计优化应尽量压缩工程造价。这种情况下,设计人员不但要考虑工程的实际需求,还要考虑投资方的投入成本、经济实力,不断优化工程结构,直到满足投资方、施工单位的需求,并得到双方认可。首先,到施工现场进行考察,借鉴相关资料,结合自身经验,计算相关构建的承载力,并比较其属性,从中优选出最合适的构件。以某工程为例,其结构不但受竖向荷载影响,还受地震荷载、风荷载等方面影响。设计人员要综合考虑这些因素,优选结构的选型方法、布置方案,增强相关荷载和安全性。需注意的是,建筑结构的传力路径不能过长,应使用跨界、简易法将结构荷载传至主梁。同时,利用竖直方向的构件,在最短时间内将荷载传至基础。在内剪力墙设计过程中,需要严格把控剪力墙间距,使楼板刚度满足施工和后期使用需求。所以,在建筑结构设计期间,需要先找寻优化对象,比如薄弱的构件或环节,然后再更换构件,增强结构强度。
4小结
综上所述,为提升土木工程建筑结构的稳定性、安全性,除要在设计期间坚持完整性、高效性、合理性原则外,还要深入分析结构设计中存在的问题,采用科学、有效的措施优化设计,以满足建筑结构的设计需求,减少投资成本。同时,重视对生态环境的保护,加强对员工素养、企业信誉等资产的建设,提升设计水平,推动企业长远发展。
参考文献:

[1]高维伟.土木工程建筑结构设计优化论述[J].商品与质量,2015(52):112~113.

[2]颉爱静.土木工程建筑结构设计优化分析[J].建筑工程技术与设计,2016(9):517.

[3]王丰,王小軍.浅谈土木工程建筑结构设计优化[J].建筑工程技术与设计,2018(31):3000.

[4]肖琥.土木工程建筑结构设计优化分析[J].建筑工程技术与设计,2017(31):2785.

[5]王勇.土木工程建筑结构设计优化研究[J].河南科技,2016(19):112~113.