土木工程建筑结构设计问题及优化措施

洪云

（湖北建艺风工程设计有限公司，湖北荆州 434000）

0 引言

建筑市场发展日益饱和，建筑企业要想保持自身的竞争优势，提高市场占有率，凸显土木发展的经济效益和价值，就必须针对现有的结构设计进行改革，要更为有效地吸引市场的注意力，凸显自身的品牌形象和特点。

1 分析土木工程建筑结构设计的主要内容

1.1 专项设计项目

结构、给排水管道组合、电力资源分配都是项目开发的重要组成元素，这一类的专项设计都要坚持安全可靠性和功能稳定性的基本原则，由此来凸显环境效益和经济效益。一般情况下，设计人员需要从整体的实践需求出发，结合方案规划，结构分析，构建打磨，图纸审核等多个，开展有序的阶段性工作。

1.2 结构设计需求

各个结构构件必须拥有足够的承载能力，这样才可以满足建筑各项设备运行的需求，保证工程主体的稳定性和可靠性。因此，设计人员要充分考虑疲劳强度的数值，保证计算的准确性和合理性。再加上建筑本身的运行就是多个环节互相组合的成果，因而设计人员也要协调好不同环节的内在联系，形成合理的组织格局，提高项目的效益和收益。

2 土木工程建筑结构设计的瓶颈和壁垒

（1）安全问题。有很多设计人员盲目追求工程进度，忽视了安全层面的隐患。部分企业在追求短期经济效益的时候，会盲目地变更原有的结构设计方案，但变更之后的新方案并没有经过可行性的论证，所以也无法真正与项目相结合，甚至会无法顺利应用，这不仅会影响建筑的安全性，埋下一系列的风险和隐患，同时也容易提高建筑成本，增加企业的投资压力和负担。

（2）结构的稳定性问题。近些年来，我国经济的发展已经取得较为明显的成效和进步，城镇的现代化延伸也进一步阻碍土地资源的存续，这就压缩了自然环境的循环空间。在这一态势的引导下，很多建筑结构也逐渐向高层形式靠拢，由此给结构的稳定性出了一份更困难的答卷。但部分设计人员依旧停留在传统的设计模式中无法自拔，没有充分考虑到这一领域的需要，也没有设计出针对性的优化措施，这就导致结构的抗震性能有所欠缺，容易出现结构失稳这一问题。

（3）楼层的平面刚度问题。如果设计人员没有理清结构的概念和本质，在楼层平面刚度的布置中，未创建力学模型，那就必然导致分析的结果缺乏客观性和准确性，结果与标准值出现过大的误差。

（4）对规划总图的忽略。设计人员在开展建筑基础规划之前，必须对选址地周围的具体情况开展一系列的实地勘察，或者是对规划总图进行仔细研究，这样才可以在结合环境的前提下，明确建筑结构开发的目的和主线任务，避免后期出现各种各样的安全隐患，产生不必要的威胁和灾害。然而不可否认的是，很多建筑人员都忽略对规划总图的全方位研究，这就导致工程的设计缺乏严谨性和规范性，有可能给建筑工程带来非常严重的后果。比如，在正式开始施工之前，基坑的开挖是否会与周围的土壤和地质环境产生冲突，破坏原有的自然生态，就值得设计人员进行考量。总的来说，规划总图是一系列思维活动的起点，一旦处于边缘化的地位，设计人员的工作就会缺乏可靠性。

（5）相邻建筑施工顺序的忽略。施工顺序是影响施工进度的重要因素，不仅牵涉到建筑本身的质量，而且也关联到后期的正常使用。一旦建筑的施工顺序出现偏差，就很有可能影响功能的正常发挥。一般来讲，如果建设相邻的两幢建筑，在展开基础埋深施工的时候，就要对另一建筑做好基坑支护工作。若是基坑支护工作出现迟滞问题，就必然会影响建筑物自身的稳定性。

3 分析土木工程建筑结构基础设计的优化思路

3.1 应用建筑信息模型技术

建筑信息模型技术是工业化发展到新时期的必然产物，能够让结构设计从二维的格局中脱离出来，实现多个维度的调整和优化，更全面地反映实践中存在的问题，从源头加以控制和约束。从内容的角度来看，建筑信息模型技术包括三个方面的特征，首先是集成化和统一化，模型技术能够收集多个领域内的数据，将其统筹结合到一个平台上，以设计数据为核心支撑，将所有的资源整合到固定的模型中。设计人员可以在平台上按需开展一系列的操作，并满足多人同时作业的基本需求，大大提高交互设计的效率和质量。模型数据可以帮助设计人员打造数据库，完整地记录建筑结构规划中的细分项目和细节性的问题，并以三维的形式展现出来，充分体现不同信息之间的内在联系，给设计人员更全面且直观的参考。数据库囊括的资料是尤为丰富的，包括建筑结构的空间信息，材料构建的信息、尺寸和规格信息等，而以上这些素材都具有丰富的参考价值，能够让设计省略许多烦琐的步骤并优化设计的效果。

其次，建筑信息模型技术具有协同设计的特点，土木工程项目本身就联系不同的施工环节，所以也对应不同的管理单位，需要发挥协同的作用，开展大范围的合作。如果各部门相互独立，各自为政，就很有可能因为信息沟通不畅而出现结构冲突。在模型技术的引导下，设计人员可以打造更开放化的平台，兼顾施工方和业主的多元利益，让参与单位能够随时更新自己手头的数据和信息，让他们也可以随时获得数据以及资料，掌握设计的进度和流程，并针对现存问题开展多元探讨，共同商讨出合理的解决方案，开展持续性的优化。并且，协同设计也充分考虑了业主本身的意愿和自主权，业主能够充分发表自己的看法和意见，设计人员可以将其作为工作的导向和参考，并从施工部门中获取有效的意见。

最后是传递性设计，在建筑信息模型技术的引导下，设计人员可以打破传统的信息僵局，把不同的资源微妙地关联到一体，让修改工作和调整工作变得更便捷。当设计人员对某一个参数进行调整之后，与之相关联的其他既定条件也会有所调整，这就节约很多不必要的烦琐步骤和程序，并提高结果的准确性和可靠性。

3.2 比较基础选型

建筑工程质量的提升是通过各个环节的优化来完成的，但在这其中，建筑基础结构的选型，产生的影响要更明显。在确定基础选型之前，设计人员应当认真分析建筑周围的环境，探讨建筑物的特征，开展全方位的实地勘察，认真分析地质条件和水文环境，而且要把地质勘察报告的内容当做重要的思路，坚持安全，稳定，经济和科学合理的基本原则。例如，如果建筑所在地的场地情况相对优良，所受到的外界干扰较小，那么基础选型就可以通过地基处理和筏板基础。如果项目的工期较紧，而且对工程这样的要求较为严格，那么也可以用桩基础进行施工。如果建筑所在地场地情况较差，并且会受到多个领域的干扰和限制，就可以选择桩筏基础或者是桩基础。总的来说，设计人员要结合主观因素和客观因素，不断优化基础结构的方案，做出比较和辨析，选择最为合理的途径，这样可以降低隐患和事故发生的概率[1]。

3.3 合理选择地下抗浮措施

笔者在上文中已经提到，城市建筑物大多都体现高层的特性，而高层建筑物的基层设计，必须更注重对周边环境的勘察。那些埋置位置较深，而且层数较高的地下室，要想保证稳定性和安全性，就必须要选择合理的地下抗浮措施。设计人员应当在工程人员验算之后，根据结果来考虑是否增加基础厚度，或者是增设地下室的顶板。在条件允许的情况下，也可以通过增加配重的方式来调整。

3.4 沉降缝和伸缩缝的合理布置

设计人员要注重建筑周围的水坑、主体结构和剪力墙，包括人防门这些部位，保证沉降缝和伸缩缝的分配是均匀且合理的，这样可以为后期的施工节省许多不必要的时间和步骤[2]。

3.5 深度研究疲劳荷载问题

在自重和动荷载作用的影响下，土木工程的结构强度本身就会随着时间的推移而有所削弱。特别是在活荷载作用和风荷载作用的引导下，由于以上这两类作用力会以结构内部为中心点展开，循环往复的移动并产生延伸的变化应力，所以也必然会削弱原有的可靠性，以至于产生轻微或者是大范围的震动，让原有的结构承担更大的负担与压力，长此以往，内部结构的稳定性会遭受极大的破坏。正是因为如此，土木工程结构设计使用的材料一般无法真正同时满足连贯性和均匀性这两个方面的标准，而且会在应用的过程中遇到一些小的问题和缺陷。在这里，设计人员应当认真研究疲劳荷载这一作用，把重点放在建筑物局部搭建上，提高关键部位构件的应力。

3.6 坚持耐久性的原则

土木工程结构接触的是露天环境，所以在使用的时候也会受到各种自然因素的限制，一旦周边的场所产生有害的化学物质，就很有可能腐蚀原有的建筑材料，与此同时土木工程结构也面临着地震荷载，疲劳荷载等。所以设计人员应当坚持耐久性的原则，在构造上选择更加优质的材料，并充分考虑建筑在运行中可能面临的挑战和风险，做好后期的维修和保养工作[3]。

4 结语

总体来说，持续性推动土木工程结构设计的优化是合理且必要的举动，这是优化建筑使用功能的应用之策，也是延长项目寿命的有效措施。本文通过信息技术的引进、方案的比较和辨析、抗浮措施的合理选择、沉降缝和伸缩缝的合理布置、疲劳核载问题的研究、耐久性的提升这几个角度，论述土木工程结构设计优化的方法，充分结合现代化建筑面临的主要问题，能够在理论和实践这两个层面中得到验证，帮助企业塑造自身的核心竞争力。