土木工程建筑结构设计优化研究

谭生军

摘    要：随着土木工程领域的发展，土木工程建筑数量增加、规模扩大，其安全问题也越来越突出。结构设计作为土木工程的重要环节，其结果不仅影响着施工效果，也影响着工程效益和企业收益。为提高土木工程的施工质量，优化结构设计显得尤为重要。基于此，本文从土木工程建筑结构设计原则出发，首先分析了土木工程建筑结构设计问题，然后探讨了优化设计策略，以供参考。

关键词：土木工程;建筑结构;问题;优化策略

1  前言

在国民经济快速发展的背景下，建筑行业得到前所未有的发展。但是，在经历过多次死亡事件后，建筑结构的预处理仍存在诸多不足，特别是自然灾害频发的地区。另外，由于我国很多地区不属于灾害高发区，所以结构设计时不仅忽视它的安全性，也未投入足够的财力和时间，从而给整个工程带来严重影响。对此，深入探讨土木工程建筑结构设计具有重大意义。

2  土木工程建筑结构设计的原则

2.1  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。

2.2  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[1]。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。

2.3  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。

2.4  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。

3  土木工程建筑结构设计存在的问题

3.1  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。

3.2  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。

3.3  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。

3.4  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。

4  土木工程建筑结构设计优化策略

4.1  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。

4.2  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。