基于土木工程建筑结构设计的优化分析
2020-12-02王春蕾丁金红
王春蕾 丁金红
山东省方圆经纬设计集团有限公司 山东潍坊 261000
随着土木工程项目建设数量不断提升，当前相关部门及广大群众对土木工程施工安全性关注度较高。土木工程是我国基建工程中的一个重要组成部分，其建筑结构设计的质量不仅关乎使用者的人身安全，有些甚至关系到社会秩序的正常运行。在进行建筑结构的设计过程中，应该充分考虑结构抗震性能、耐久性、设计细节等多方面的问题，通过将设计标准与现场实际相结合，不断优化结构设计，促进土木工程行业的良性发展。
1 对土建结构工程设计进行优化的意义
在工程设计中有效应用相关的优化措施可以保证整个建筑的质量，并减少企业对建筑的投资，最大化经济效益。近一些年来采用的优化措施与过去的方法相比，在思想上发生了更大的变化，而且在降低设计成本方面更有效。优化措施的合理应用能更好地选择建筑材料，协调不同建筑目标之间的内部关系，保证建筑质量和安全，保障人们的生命财产安全。近年来在社会经济的快速发展下，建筑的增长和数量也正在稳步上升，对建筑的标准也越来越高。因此，在固定面积建筑项目中合理使用优化措施，不仅能提供更科学的项目来建造土木，确保建筑特性满足人们的需求，还能提高建筑企业的经济效益，降低建设成本[1]。
2 土木工程建筑结构设计中的问题
2.1 不良的结构抗震性能
土木工程建筑的三大基本要求是安全性、适用性、耐久性，可见结构的安全性是建筑的首要问题，一般安全性反应在结构设计中分为三个方面，一是建筑在正常使用中能承受自重和附加恒活荷载附加风荷载，二是建筑在地震发生时不仅能承受自重和附加恒活荷载附加风荷载（60m以上建筑考虑风荷载组合）还要承担地震作用在建筑中产生的惯性力，三是在具有人防功能的建筑中能承受附加人防荷载的安全。
2.2 缺乏良好的工程耐久性
建筑的耐久性在相关标准要求中已经明确规定，良好的耐久性是建筑安全性的保证，是建筑在合理的使用年限内完成既定目标的前提。但是我国的土木工程建筑施工周期往往较长且工程量大，在工程建设过程中更容易受到外界众多因素的影响，从而导致建筑结构的耐久性降低，影响其使用寿命，甚至发生安全事故。另一方面，建筑结构耐久性不高也会导致建筑的维护成本增加，为了确保建筑正常使用，后期需要耗费大量的人力物力进行维护和保养，降低企业的总体经济效益。导致这一问题的根本原因一方面是我们设计人员的水平参差不齐，一方面是施工方没有引起足够的重视，且监理单位现场把控不严[2]。
2.3 设计细节方面不够重视
设计细节处理是土木工程的建筑结构设计中的一个重要环节，一些关键细节如果处理不好，不仅会增加工程的建设时间，增多建设成本，甚至影响建筑的安全性。建筑结构设计中一些细节往往隐藏较深且贯穿工程建设过程中的各方面。例如在地下车库的设计中结构梁高、风管、电缆桥架、喷淋共同影响最终净高但有些设计人员认为是简单的层高相应递减上述因素的关系，造成土方开挖量大，降水费用高，混凝土、回填土用量增大，防水费用提高等等。
3 土木工程建筑结构设计存在问题的解决策略
3.1 增强设计人员的抗震概念设计
设计师不仅要保证每个结构构件的承载能力，更要从建筑结构的整体出发把握结构的规则性设计理念，相关规范中的平面规则性指标，立面规则性指标已为设计提供基本依据，尽量将结构体型控制在规则和一般不规则范围内，特别不规则的建筑需要做抗震超限审查，设计、施工周期长不利于业主资金的周转且施工难度大，严重不规则的建筑严禁采用。重视结构设计中的七个重要比值：轴压比、周期比、剪重比、刚重比、层刚度比、层间受剪承载力比、位移比（层间位移比）。并在构件层次设计中重视强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强柱根等，牢固树立抗震二道防线的意识。明确国标图集或手册的试用范围，并在施工全过程中配合现场做好图纸会审、设计交底、会议纪要、设计变更等工作[3]。
3.2 增加结构的耐久性
耐久性分为自耐久和防护耐久。自耐久反映在组成混凝土的各个材料中，首先根据外部环境确定混凝土的抗渗、抗冻、防腐蚀等参数，然后选择合理的水泥品种、水灰比、砂石量和外加剂，并根据外部环境确定钢筋的保护层，这些构成构件的自耐久。防护耐久是在构件表面选择合适的附加保护层使构件与外部环境隔离从而增加自身耐久性。一般为保证构件的耐久性设计中二者兼用[4]。
3.3 优化工程建筑结构设计工作
在设计工作中，设计人员要明确设计原则，对项目进行全方位分析，整合施工中存在的较多安全问题与设计偏差，然后制定明确的应对措施进行控制。在图纸设计过程中，设计技术人员要对建筑工程项目适用性进行分析，提升设计价值。在设计中要保障结构整体协调性能有效提升，对施工中可利用的设计资源进行整合，提升结构整体协调性。设计人员做好各项设计工作时，要对设计图纸进行优化，控制图纸设计中的细节问题，提高图纸设计应用价值[5]。
4 结语
综上所述，土木工程结构设计人员需要明确总体设计概念，理清设计思路，了解其它专业知识，不断加强自身设计能力建设的同时，不断在实践中丰富工程经验，做到把握抗震性能，确保设计质量、钻研设计细节。
