关于土木建筑结构设计的探讨

黄海波

摘要：土木建筑结构设计对建筑物的使用性能以及建筑结构的安全性有着非常重要的影响，针对建筑结构设计中存在各种问题，作为建筑结构设计工作人员要在执行具体设计工作任务时认真贯彻落实建筑结构设计的基本原则，同时还要不断提高自身的理论素养和设计技能，吸取国内外建筑结构设计中的经验教训，提高自身的设计水平，为我国建筑工程事业的发展设计出质量好、安全性高的建筑结构，最大限度的满足广大用户的根本要求。

关键词：土木建筑；结构设计；建筑工程

1.土木工程结构设计的概述

结构设计被看作是结构避免破坏或者倒塌能力的保障安全，同样还是结构工程中最关键的质量指标。土木工程结构的安全性最主要取决于结构设计和施工的水准，同时也离不开结构的科学合理的维护与检测也就是说土木工程的安全性取决于设计者对于建筑结构的设计，也同样离不开土木工程施工过程中的水准，还与结构合理使用、维护与检测有着紧要的联系。

1.1缺乏高标准的土木工程结构设计安全管理机制

由于现下我国政府相关部门针对土木建筑结构工程的设计安全管理机制还不完善，安全管理标准相比较于国外较低。所以，在国外由于建筑结构质量低下而导致严重事故发生的频率较小，即使发生较严重的事故，往往损失也不会过重。但是由于我国缺乏高标准的土木工程结构设计安全管理机制，所以结构设计人员在进行土木工程结构设计过程中就会放松标准，从而导致结构设计的完成质量不高。

1.2地基设计过程中忽视了地基沉降问题

在具体的设计过程中设计工作人员应针对施工的具体环境，对天然地基与人工的地基的沉降量进行科学的估算，并在施工过程中对建筑地基的沉降量实施严格的控制，并采取有效措施保证建筑结构中不同部位的地基沉降要基本保持一致，不可存在较大的差异。只有这样才不至于因地基沉降问题导致建筑物上部结构出现裂痕，影响建筑的使用性能。然而在具体的地基设计中，设计人员往往忽视了对地基沉降问题的综合分析与研究，最终导致地基变形，难以维持建筑物的正常使用，给建筑单外以及用户造成巨大的经济损失。

1.3土木工程建筑的耐久安全性较差，缺乏合理使用与维护建筑物的意思

目前，在国内的土木工程建筑结构设计与施工过程中，较为看重建筑结构工程的耐久性，以及在不同荷载下结构的强度这两方面。却忽略了土木工程受到当地环境因素作用，安全耐久性的考虑，在这方面的相关规范的缺乏也是造成设计中存在问题的原因之一。

2.土木建筑结构设计的原则

适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的，适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标，是结构设计的最佳体现。

结构设计一般在建筑设计之后，“受制”于建筑设计，但又“反制”于建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计，应满足、实现各种建筑要求；建筑设计不能超出结构设计的能力范围，不能超出安全、经济、合理的结构设计原则。结构设计决定建筑设计能否实现，从这个意义上讲，结构设计显得更为重要，虽然一栋标志性建筑物建成后，人们只知道建筑师的名字，但一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计也是工程师们的骄傲和成就。

3.土木建筑结构设计方法

3.1关于箱、筏基础底板挑板的阳角。一是阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，可砍成直角或斜角；二是如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋。

3.2关于箱、筏基础底板的挑板。从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约；出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基；能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜；窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然，此问题也并不是绝对的，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑；當地下水位较高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题；从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3.3关于梁、板的计算跨度。一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用台阶式独立基础变截面处的概念）柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才时有问题的。

3.4基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分可以作为安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

3.5关于回弹再压缩。基坑开挖时，摩擦角范围内坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当作安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

3.6主梁有次梁处加附加筋。一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是绝对的。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。

4.结语

土木工程的结构设计是设计的重点环节之一，因为结构设计关系到土木工程的施工方向、施工工艺、施工质量、施工周期，还对土木工程的使用寿命、安全性等都有着决定性的影响作用。但是，由于国内在结构设计上起步较晚，所以在建筑结构设计上存在着很多安全隐患，也在近些年国家发生的重大灾难性事故中，有所体现。为了优化建筑结构的设计，应该首先严格规范土木工程结构设计的标准，其次从结构设计的安全性与经济性两方面综合考虑。确保在一定的工程造价内，结构设计达到安全性、耐久使用性的突破。

参考文献：

[1]高峰.土木工程建设中对建筑结构基础设计的探析[J].中国新技术新产品，2012

[2]陈觅，李芳.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].城市建设理论研究，2012