建筑工程土建结构设计原则及注意事项分析

何菡昕

安徽众诚工程设计有限公司 安徽 合肥 230009

引言

在建筑结构设计中，应在满足相关规范要求的基础上，采用经济合理的设计方法，最大限度地实现建筑的预期耐久性、安全性和可用性。随着大量土建工程的建设，土建结构设计的质量得到了提高，但仍存在相应的问题，如建筑设计不合理，抗震程度不满足要求，这将影响建筑的使用安全及使用寿命。因此，一定要高度重视，严格按照相关结构设计原则来指导设计，并在设计过程中做好工作，确保建筑的质量和安全。

1 土木工程建筑结构设计原则

1.1 刚柔并济原则

刚柔并济是指“刚柔”的调和。在结构设计上的刚柔是:后的设计应考虑建筑应用需要承担的压力，以提高建筑物的阻力在设计应合理控制刚度的建筑，建筑调制刚度适中，以保证建筑物的正常应用。一般来说，标准合理的建筑结构体系遵循软硬结合的原则。每一座建筑都有特殊的设计理念和要求，所以不能复制，所以不能统一调节建筑的刚度和灵活性。在土木工程建筑结构设计中，设计人员需要根据实际情况确定建筑的刚度和柔性。

1.2 多重防御工事的原理

多层设防的主要目的是提高建筑结构体系的安全性。就这种情况而言，大多数建筑结构都是不稳定的结构体系。在灾害发生时，建筑物中能够抵抗外力的结构必须协同抵抗外力，但此时，如果某一部分出现问题，就会给整个建筑物带来致命的影响。因此，在建筑结构设计的发展中，设计者应进行多层设防设计，以确保建筑能够抵抗外力的影响。此外，设计师还应了解和应用静不定结构体系。建筑设计工作者在进行精确计算的同时还应充分考虑建筑结构设计的安全风险，考虑建筑结构的安全性，从而有效地保证建筑结构具有足够的抵抗外力的能力。

1.3 整体性

结构设计的整体性是指将所有的部分组合成一个整体，研究整体的功能和设计规律，从整体和部分中发现整体的特征。

1.4 结构性

在结构设计过程中，充分了解其结构和要素是非常重要的。建筑结构决定了建筑的性能和质量，影响其在建筑中的使用和发展。同时也是性能的载体，可以对结构产生反应。结构各要素的运动稳定性与结构密切相关[1]。

1.5 优化性

结构设计上有差异也有融合，使建筑的各个部分合理的结合在一起。不同的部分相互补充，相互支持，相互需要，以保证整体性能。建筑结构的形成离不开差异和融合，这充分体现了它的重要性。在设计过程中要注意这一点。

1.6 动态性

结构设计的动态原则是把握系统的内外关系，以及发展趋势、动态规律、模式等，从而提供更好的混凝土在建筑中的应用，满足需求，把握时代的发展方向，跟随时代的脚步。

2 土木工程结构设计应做好以下几个方面的工作

2.1 计算简图的选择应符合整体施工要求

在选择计算图时，要掌握整个建设项目的运行情况。同时，施工计算图能否更好地满足施工的整体要求，成为整个施工环节正常运行的关键。在选择施工计算简图时，要对整个工程进行计算分析，充分比较简图的适用性，减少施工中不必要的问题。在土木工程结构设计过程中，要保证计算图与工程结构一致，以保证施工效果。

2.2 施工方案的选择应适合土建施工

在基础工程施工过程中，施工方案的选择对施工项目的整体设计和施工有很大的影响。因此，选择合理的施工方案是非常重要的。在选择基本方案时，要对施工现场的地质条件进行分析。同时对施工现场的地质条件、工程类型、承载能力等条件进行研究。对各种因素进行分析，可以更好地满足整体施工中各种要素的要求。在设计过程中，要发挥地基的潜力，同时要检查地基可能出现的变形情况，对设计地质调查报告的要求要更详细，在施工设计时可以更符合设计原则。

2.3 计算结果分析正确

结构设计的计算结果对整个设计方案的实施有很大的影响。在设计工程计算方案时，应保证设计结果的准确性。目前，工程设计多采用计算机进行，计算机可以快速简便地得到设计结果。但是，相关数据的输入和计算仍然需要手工完成。在这个过程中，会出现一些错误，这将对整个工程建设产生致命的影响。土木工程方案设计，以确保非常合适，错误的结果给整个项目施工进度和经济效益会带来严重的影响，因此，作为一个结构设计师，相关计算过程严格控制，确保计算结果的准确性，同时，确保项目的顺利进行[2]。

3 土建结构设计中应注意的问题

3.1 基本设计问题

土木工程要求非常高的施工技术水平。在施工开始前，要对施工现场的地质、水文条件进行详细调查，确定勘察队伍的专业性。因为测量人员的综合素质关系到测量结果的准确性，而测量结果又直接关系到土木工程结构设计的科学性，因此，最根本的要求还是在于测量队伍的管理。建设单位要从各个环节做起，促进勘察工作的顺利开展。针对勘察结果中反映的问题，施工单位应到施工现场进行实地勘察并最终确定，从而设计最终的土建结构。设计师需要注意的是，不同的分析侧重点会带来不同的结果，对土木工程的整体施工也会造成不同的影响。

3.2 楼板设计中存在的问题

任何房屋建筑工程都会涉及楼板的设计，楼板的主要作用是将压力传递到墙体上，对整个建筑工程的承载能力起着重要的作用。楼板结构设计时，一定要保证设计的准确性，严格控制误差。设计工作中常见的问题是，原来是双向板，但是计算人员已经采用了单向板计算。设计单位在选择具体的计算方法时，不仅要考虑计算量，还要对结构的受力情况进行全面的分析，否则会严重降低计算结果的准确性。楼盖结构设计的主要目的之一就是要保证安全，任何超出土建工程存在范围的误差都会带来更大的安全风险，给施工人员带来更多的施工风险。

3.3 土木工程梁板设计中存在的问题

梁板施工是土木工程施工中非常重要的一项工程，它直接关系到土木工程的整体质量。在梁、板的设计中，一定要重视计算工作，尽量把计算结果的误差控制在合理范围内。否则会严重降低土建工程的施工质量，楼板上会出现不同尺寸的裂缝。一般情况下，土木工程中梁板净跨比为1∶1，但在特殊情况下，该比会发生相应的变化。在土建工程设计的过程中，要多注意和体现设计原则，根据施工现场的实际情况进行结构设计，最大限度地保证设计和施工的准确性。设计人员一定要加强对楼板支座的认识，用正确的计算方法做好楼板支座的计算，尽量防止计算错误的发生。

3.4 结构系统选择

结构体系的选择应从建筑、结构、施工技术条件、建筑材料、经济等专业综合考虑。①结构的规律性。这方面有相当多的限制，如平面规律性信息、嵌固端上下两层刚度比信息等。此外，强制性条文明确规定，“建筑物不得采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师必须特别注意遵守规范，避免在后期施工图设计阶段被动工作。②结构超高。在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有严格的限制。除了将原来的限定高度设置为A级建筑外，增加了B级建筑。因此，必须严格控制结构高度。一旦结构为B级建筑或超过B级建筑，其设计方法和处理措施都会有很大变化。

3.5 “设置接缝”

温度伸缩缝、沉降缝和抗震缝是高层结构设计中的重要构造措施。温度伸缩缝的影响因素很多。规范使用结构伸缩缝的最大间距进行控制，还规定最大间距应适当减小和放宽。相关规定应根据实际项目的具体情况执行。如北京朝阳商业中心和广东佛山医院的地上结构均超过100m，由于措施可靠，无温度伸缩缝，取得了良好的效果。沉降缝是由同一建筑物内地基的明显沉降差引起的。在设计中，沉降缝通常通过“释放”、“抵抗”和“调整”来解决，即设置沉降缝，采用高刚度的基础，调整各部分的基础形式或施工顺序。目前广州、深圳多采用基岩端承桩，主楼、裙房无接缝；北京高层建筑普遍采用施工时留后浇带的做法。设计师在实践中要灵活。抗震缝在规范中有明确规定，但应根据实际情况适当放宽或缩小。

3.6 结构选择和结构强度控制

与传统的地面建筑相比，高层建筑的混凝土结构设计对整体结构体系没有更高的要求。在具体的结构设计中，相应的建筑现浇混凝土结构抗震墙的抗震等级主要根据施工前的总体规划和现浇混凝土抗震墙的结构体系来确定。同时，要合理选择内隔墙材料，确保整个高层建筑工程的基础类型符合相关规定。比如在高层建筑工程中，主要采用现有的屋面现浇混凝土结构和轻质墙体材料内隔墙，以保证整个建筑结构的内外工程质量满足相关施工要求。在确定基础结构选型后，施工人员应根据目前高层建筑的结构形式，适当控制高层建筑混凝土结构的实际高度。在高层建筑混凝土施工过程中，经常会发生建筑结构高度超过预定标准，高层建筑混凝土结构高度超过预定值的情况，会对整个高层建筑的抗震性能产生一定的影响。根据整个高层建筑高度的变化，总体设计和规划水平应有不同的要求。基于此，设计人员应根据整个结构的实际变化，合理设计高层建筑的混凝土结构。此外，在设置高层混凝土结构变形缝的过程中，应根据建筑整体长度和高层混凝土结构分布施工区域的压力要求，断开结构变形缝。同时，在预埋端的设计过程中，由于高层建筑有地下室和人防设施，预埋端应合理设置在地下室顶板和人防顶板。在预埋端的设计过程中，相应高层建筑的混凝土结构设计人员应在结构整体设计中更加重视预埋端的上下层、预埋端的楼板、预埋端上下层的刚度、预埋端的类型等设计工作，以保证地下结构顶部预埋端的实际有效性能够稳定发挥。

3.7 高层建筑结构设计中的扭转

建筑结构的几何质心、刚度中心和结构重心是建筑的三个中心。在结构设计中，要求建筑三个中心尽可能汇聚在一点，即三个中心一体化。结构扭转问题是指在结构设计过程中，结构在水平荷载作用下的扭转振动效应，而没有三个中心的整合。为了避免建筑物因水平荷载而发生扭转破坏，在结构设计中应选择合理的结构形式和平面布置，使建筑物尽可能完整。在水平荷载作用下，高层建筑的扭转作用取决于质量分布。为了使楼板的水平力沿平面均匀分布，减小结构的扭转振动，建筑平面应尽可能采用正方形、矩形、圆形、正多边形等简单的平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求和施工场地的限制，不可能所有的高层建筑都采用简单的平面形式。当需要采用不规则L形、T形、十字形等复杂平面形式时，凸出部分的厚度与宽度之比应控制在规范允许的范围内。同时，当结构平面布置时，结构应尽可能处于对称状态[3]。

4 结束语

土建结构设计需要考虑的因素多，技术要求高，难度大。广大结构设计师应在分析研究影响设计质量问题的基础上，严格遵循相关设计原则，采取有效对策，不断总结经验，提高设计水平，为社会贡献更多更好的建筑质量。