土木工程建筑结构设计问题及优化措施

赖永俊

国海建设有限公司 江西 南昌 330200

引言

近年来，随着我国社会经济高速发展，建筑工程事业也随之蓬勃发展。目前，建筑工程项目数量逐渐增多，项目规模也不断地扩大，人们对建筑工程质量提出了更高的要求。建筑企业为了在日益激烈的市场竞争中获取更多的市场份额，就必须加强建筑工程施工质量管理，重视建筑结构设计工作。建筑结构设计是建筑工程施工中的重要组成部分，必须予以高度重视，针对当前建筑结构设计中存在的问题，实施有效措施，优化结构设计方案，提高建筑结构稳定性，保障建筑工程施工质量。

1 建筑结构设计概述

建筑结构设计是结构设计的重要组成，包括上部结构设计、基础设计2种。前者涵盖了框架结构、砌体结构、砖混结构、剪力墙结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、轻钢结构、框架-剪力墙结构、钢结构等多种类型；后者需要依据工程地质勘察报告中涉及的上部结构类型、上部结构荷载效应，验算地基承载力、基础内力、配筋，确定基础底面积及必要的构造措施。除此之外，在地质勘察报告分析过程中，设计人员还需要清晰判定地质资料中对场地的评价、基础选型的建议，在对场地初步了解的基础上，结合地质剖面图、各土层物理指标，对场地的土层分布、地质结构以及场地稳定性、均匀性进行进一步评价，为基础形式确定以及地基持力层沉降数据、基础不利地质情况分析提供依据。比如，在地质报告中表明“勘察期间见地下水”，若为岩石等不透水土层，且建筑带地下室，就需要考虑水压，以避免基坑进水无处排出而导致的一系列问题[1]。

2 优化房屋建筑结构设计的重要性

2.1 能够很好地推动建筑结构的经济性的提升

随着高层建筑数量的增加，建筑墙体和柱的面积也在不断地扩大，建筑结构的自重不断增大，各种管线铺设的长度也越来越长。也就是说，如果建筑的层高降低，所使用的建筑材料也会相应地减少，还能够有效的提升建筑的抗震性。如果建筑的高度降低，两栋建筑之间的日照距离也会相应地发生改变，最终有效地减少用地面积。如果建筑面积相同，采用接近于方形的形状，相对的能够减少房屋建筑外墙的周长系数，就能够减少建筑基础装修和建筑内表面和外表面的装修，进而有效推动房屋建筑经济性的提升。合理的建筑结构优化设计，能够从整体上节省房屋建筑工程造价，为建筑工程企业争取更多的经济效益。

2.2 能够降低建筑的成本

建筑工程施工建设需要投入大量的资金，通过对结构设计进行优化，能够充分发挥结构的经济性优势。但从目前来看，不少业主为了赶工期，往往会对建筑设计的期限进行严格的限制，在时间紧迫的情况下，设计人员很难保证设计的精细化，会导致部分结构设计缺乏合理性和经济性。为了能够达到降低成本的目的，在钢筋及其他相关材料的配置环节，通常会采用相关规范的最低限制，直接影响结构整体的安全性。从结构设计人员的角度出发，必须借助先进的结构分析设计方法，做好建筑结构设计的优化和调整，在保证安全、适用的同时，实现技术先进、经济合理和施工便捷的目的。建筑结构设计不仅可以节约成本，还可以通过优化设计的方式来实现建筑结构的安全性、稳定性以及经济性.

3 建筑结构设计中的问题

3.1 未进行抗震设计

在建筑结构设计时，忽视了抗震设计环节，影响了建筑结构整体安全性：①未对建筑物抗震构件进行科学分析和计算，以致建筑物结构抗震性能达不到规定标准；②在设计时没从整体上综合考虑，致使建筑结构设计图纸存在问题，难以保障建筑结构承载力；③在设计过程中，未选择合适的施工材料，计算建筑荷载取值时存在误差，导致最终设计结果不符合相关要求，建筑结构缺乏安全性[2]。

3.2 图纸的信息表达不清晰

资料图纸的信息不清晰主要体现在这些方面：首先，图纸资料的细节上存在问题，有关的信息说明不够准确和具体，具有含糊其辞的特点，这将会给施工工作产生不利影响。比方说，测量部门不是统一的，数值的计算大大超过实际结果。第二，图纸信息和实际的结构情况不一样，因为设计人员自身的问题，图纸中的信息在设计的时候没有将重要信息表达出来，或者是表达的信息不清晰和准确。我们知道，不精准的图纸信息将会影响施工工作的顺利开展，还会加剧建设的经费，从而出现一些安全问题，并产生不可预计的后果。

3.3 建筑结构设计不完善

在建筑结构设计时，没有考虑建筑物抗震设计，也没有检测建筑物的抗压能力，缺乏有效的监测工作，部分设计人员仅凭个人经验来进行设计，却未能做到因地制宜，具体问题具体分析。在进行建筑物框架结构设计时，只关注于横向的框架设计，忽视了纵向框架设计，难以保障建筑结构设计质量。

3.4 房屋建筑基础选型不够合理

房屋建筑的功能性固然重要，但也绝不能忽视其安全性。提升房屋建筑的安全水平，需要有关人员从建筑结构设计工作中着手，提升结构设计的合理性。建筑工程的安全水平受到多个方面因素的影响，例如建筑结构选型科学与否、使用材料是否符合规范标准要求、建筑结构的承载性是否符合标准，等等。然而现阶段，我国建筑行业存在明显的基础选型不合理的问题，房屋建筑承载性不能符合标准要求，房屋建筑施工基础差，后期建筑物发生不均匀沉降，等等。这一系列问题随之而来，最终引发严重的房屋建筑安全事故[3]。

4 土木工程建筑结构设计优化措施

4.1 整体结构的设计优化方法

建筑整体结构设计优化方法的科学性是最基本的前提条件，具体从以下方面着手：①统筹分析建筑结构的各项因素、资源，以此来保证建筑结构设计优化方法满足设计、施工的要求和条件；②建筑原材料质量要从源头控制，保证所有进入施工现场的零部件、建筑材料质量，进而保证各类材料能够发挥其功能，避免材料浪费；③建筑结构外部因素必须纳入考虑的范畴内，尽可能减少人力、物力等因素影响到建筑整体结构设计的优化；④简化内部结构，高层建筑房屋的内部结构十分烦琐，且承载的能力较低，一旦出现计算失误，不仅会增加施工成本，而且还会留下安全隐患，最终影响工程的整体质量。因此，整体设计过程中，必须精简内部结构，最终实现整体设计的优化。

4.2 对建筑结构进行科学布局

在对建筑工程抗震能力进行设计过程中，需要关注多种因素的影响，建筑布局对最终抗震能力产生影响，设计人员应该从不同角度思考，提升抗震设计水平的策略。如果抗震设计达不到预计的技术标准，则会影响整体结构的安全效果，更加会对后续居住安全造成直接影响，需要在不同因素整合基础上制订科学的抗震设计方案。设计人员需要对建筑结构进行科学布局，重点是对布局平面、刚度需求和竖直面等因素进行分析，要想达到预计的抗震设计效果，则应该做好多个方面的探索。一是在建筑抗震设计中，应该关注各项构件的规则程度，在保持对称排列方式的基础上保证刚度中心能和建筑中心重合。这样能避免在抗震设计中出现结构设计不规则的问题，也能避免排列方式不对称导致的抗震效果较弱现象的发生，以此提升抗震设计的科学性。二是在对建筑结构进行布局设计过程中，需要思考通过哪些方式降低重心，尤其是思考竖直方向重心的合理降低，不能在抗震设计中出现错落问题。三是在结构设计过程中，需要关注墙体或者是结构层面的刚度，应该在保障结构强度基础上达到预计的技术标准与安全生产要求。这样能在细节把握基础上推动抗震设计的优化发展，在提升抗震能力时推动建筑行业的稳定发展。

4.3 加强结果分析

在进行建筑结构优化设计的过程中，结果分析是极为重要的一项工作。通过对计算机所得数据进行系统分析，设计人员也可结合数据的相关情况，从而对方案进行优化设计。在开展设计优化工作的过程中，需对相关阻碍因素进行合理考虑，这在很大程度上可确保建筑结构的优化设计工作可以顺利完成。不仅如此，在进行建筑工程施工的过程中会消耗极大的人力、物力和财力，通过进行结构优化，也可实现对这些指标的降低，而建筑工程的施工质量也能得到有效的保障。因此，在开展建筑结构设计优化工作的过程中，设计人员需在建筑经济及技术间找到平衡点，同时还要将二者存在的矛盾进行有效降低，这样在采用先进技术的同时也无须花费大量的资金。最后，对于技术可为建筑单位带来的经济效益，设计人员也要进行全面的理解，同时还要意识到技术的改进降低了很多不必要的经济消耗，所以对于先进的技术方法也要进行全面、合理的应用[4]。

4.4 防火设计

在对建筑内部结构进行防火设计过程中，相关人员应充分结合该区域的地理特点，将通风、光照等可再生资源进行充分利用，将灯光用电时间适当减短，当建筑体能够缓解供电压力后，也能在很大程度上降低建筑发生火灾的概率。在建筑内部结构中，防火设计需体现在疏散通道的设置合理性，还有能够有效控制火灾蔓延以及灭火需求的措施落实程度，同时，还需将各个空间结构之间的间隔进行科学设计，尽可能地降低火情蔓延速度。其次，由于当前建筑结构通常为钢结构，应适当增强此类结构的防火性能，这种方式能够确保火情蔓延至结构中时，建筑的支架部分不会轻易倒塌，以此争取一部分逃生时间。钢结构可以采用专门的防火涂料进行喷涂，同时，这种涂料也能够在很大程度上提高该结构的热绝缘性。还有，防火分区的设置也应达到一定的安全规范要求，同时将墙体、门窗等装置进行有效组合，确保建筑空间能够有一定的分割作用。

4.5 优化结构与排水的关系

在房屋建筑给排水系统施工时需要用到许多设备，也需要大型机械的参与，在施工时应确保设备有足够的能力承担高强荷载，所以应当把水泵放置在地下室。排水系统设备的荷载能力强、荷载强度大，房屋结构与功能越复杂，需要建造的排水系统就越复杂。给排水系统管道具有粗细程度不一致、长度多样等特点，要求设计师应在宏观的角度进行设计，精确计算每个位置所需铺设管道的尺寸和长度。除此之外，为确保结构的稳定性，应尽可能防止管线从梁柱之间穿过的现象发生，若管道必须穿过承重墙，应结合实际情况开展对承重墙的加固计算，保证墙体的稳定性[5]。

5 结束语

在房屋结构设计中融入新的设计理念、思路来优化建筑结构设计方案，不仅能够实现建筑结构空间布局、建筑工程质量的最优化，而且还能够确保建筑结构满足房屋施工的受力特性、实际客观条件等，最终使房屋建筑结构更加美观、合理。此外，优化后建筑结构设计方法，兼顾了业主对房屋的审美价值和实用价值，能够最终推动我国建筑行业的升级，提升其市场竞争力。