浅析土木工程建设房屋建筑结构的设计问题

2023-04-05王舒丽

建材与装饰 2023年7期

王舒丽

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西太原 030032）

0 引言

房屋建筑结构设计的核心功能是为以后的建设工作提供规范的指引，确保项目的顺利进行，其对确保工程建设的质量起到至关重要的作用。土木工程是建筑工程的主体，它直接影响着工程建设的效率和质量。但就目前国内土木工程设计的现状来看，由于土木工程设计的技术和方法都存在着许多问题，这就给工程建设带来了很多的制约，这也给了我们建设项目的顺利进行带来了一些限制。因此，对土木工程的结构设计进行深入的分析和研究具有很大的意义，必须要有专业人员来进行全面的分析和评估，一旦发现异常，就必须要找出问题的原因，然后采取相应的措施，才能确保整个工程的顺利进行。

1 房屋建筑结构设计概述

1.1 定义

结构设计分为上部结构设计和基础设计两大类。结构分为框架、砌体、砖混结构、剪力墙、筒中筒、框架-核心筒、轻钢、框架-剪力墙、钢结构等。根据工程地质调查报告所涉及的上部结构类型、上部结构的荷载作用，对地基承载力、内力、配筋进行验算，并确定地基基础的范围和所采取的结构措施。另外，在地质调查报告的分析中，设计者必须明确判断地质数据中的场地评价、基础选型，并根据地质剖面图和各土层的物理参数，进一步评价场地的土层分布、地质结构、场地的稳定性和均匀性，从而为基础的确定、基础沉降数据、基础不利地质条件的分析奠定基础。例如，地质报告上写着“勘测时可看到地下水”，如果是有不透水的土层，如有地下室，则必须考虑水压，防止因地基中的水无法排出而引起的一系列问题。在进行房屋结构的设计时，设计者要充分考虑房屋的实用性、可靠性、稳定性和美观性，使房屋的结构设计达到最大程度，同时也要合理地控制结构的造价。住宅建筑的结构设计应遵循以下3个方面：①编制科学、合理的建筑设计方案；②有关部门和工作人员对此设计进行了审查和分析；③经审查后，根据这些资料绘制出相应的施工图纸，为以后的施工作业提供了可靠的参考。

1.2 房屋建筑结构设计原则

1.2.1 合理性

在进行土木工程结构的具体设计时，必须从各个方面进行全面的分析，确定其基本要求，从而保证其本身的功能。安全是进行项目建设的前提，因此必须确保设计的安全。土建工程的设计有任何不合理之处，都会给工程的总体安全带来一定的影响，因此必须对其进行合理的分析和探讨。在进行土木建筑结构设计时，必须综合考虑各种实际情况，尤其是在进行工程选址时，要全面分析所选地点的地质构造，使其符合所选的地质环境，从而保证工程的施工质量和稳定性。

1.2.2 高效性

在整个建筑结构设计中，既要明确设计图纸，又要保证方案的依据，因此，必须坚持有效的原则。在建筑设计过程中，充分利用各种来源信息，充分体现建筑结构的设计特征，并充分利用各种信息进行资源整合，以提高建筑结构的设计效率。在设计过程中，设计师要突出建筑结构的难点和重点，并对难点进行探讨，确保其设计的针对性，从而提高后期的设计效果，避免出现不必要的失误。在进行整体结构的设计和完善过程中，必须坚持结构设计的高效性，及时地分析结构设计中存在的问题，并从总体上考虑到整个结构的设计，使其能够更好地适应今后的工程施工工作。

1.2.3 完整性

要充分发挥土木建筑结构设计的价值，必须遵循整体的原则，集中考虑各个方面的问题，以防止出现的各类缺陷。设计者要对后期的设计进行全面的分析和调整，将重点放在项目的薄弱之处，并根据国家的严格审查标准，对后续的土木工程施工进行指导，从而保证项目的顺利进行。建筑结构设计中的任何一个环节或缺陷，都会对整个土建结构的设计工作产生负面的影响，同时也会对今后的建设与发展产生一定的安全风险。因此，必须遵循整体性原则，确保建筑结构的安全，从而为今后的建筑设计与发展提供可靠的保障[1]。

2 现阶段土木工程建设房屋建筑结构设计中存在的问题

2.1 基础结构设计中的问题

地基工程的设计质量是影响房屋结构整体质量的关键因素。如果地基的设计有任何的偏差，将会极大影响到整个工程的整体效果，也会给以后的工程带来很大的安全风险，甚至会造成二次返工，造成不必要的经济损失，减缓施工进度，降低施工效率。因此，建筑设计人员必须更加重视地基的设计。例如基础工程，在正式设计前，有关部门会对工程的地质情况进行详细的勘察，如果因为造价、测量工作不到位、不科学等原因，导致基础资料的缺失，设计人员很难准确地估算出地基对基础的承载力，进而导致结构的变形，对居民的生命和财产造成极大的危害。

2.2 墙体结构设计中的问题

近年来，我国在住宅建设中提出了绿色环保、节能降耗的发展战略目标，所以在对墙体结构加以设计时，除了要考虑其结构的质量与承载性能等问题之外，还要全面落实绿色环保的方针。而在土木工程施工中，墙体结构设计中最常见的问题就是仅仅关注墙体的承载力，而忽略了墙体保温、供热制冷等方面的问题。这个问题会造成住宅在后期的使用中不具备应有的保温、隔热、换热等性能，给居民的使用体验造成很大的不利影响。最终，只能对墙体进行二次改造，既提高了工程造价，又损害了施工企业的声誉和形象，从而降低了企业的经济效益。

2.3 细节结构设计中的问题

在土木工程施工中，施工的细节包括排水、围护、电路、通风等。设计中的细节设计与住宅未来的使用有着密切的联系，其中的不足主要表现在：设计细节上的差异、矛盾引起的设计变更、二次返工问题、围护设计不当导致室内采光不足等。设计变更不仅会造成不必要的经济损失，而且会极大地影响到工程进度，严重影响到以后的工程建设。二次返工，增加工程造价，延误施工进度。不合理的围护设计将会影响工程的进度和工期。由此可以看出，在建筑细节设计中出现的问题，与后面的施工工序有着密切的关系[2]。

2.4 横挑梁的荷载设计过小

承重柱是房屋结构的主要组成组织，它承担着整个房屋的所有荷载，其承载力的强弱取决于其截面的尺寸。但在具体的设计过程中，一些设计者为了减少工程造价，往往会减少承重柱的截面面积，从而增大梁柱的线刚度比，从而影响到后期的施工安全性、可靠性和稳定性，从而使承重柱与施工规范要求不一致，容易发生倒塌。

2.5 安全消防问题

随着社会的迅速发展，城市的建设工作得到了广泛的发展，各地的建设项目也随之产生了。住宅的功能与其内部结构的设计有着密切的关系，而那些具有良好综合性能的住宅，其结构必然会呈现出一些复杂的特点，从而对其设计的安全性提出了更高的要求。有些住宅建设项目在进行设计时，往往会选用易燃物质，以提高建筑物的美感，达到降低工程造价的目的，从而造成住宅建筑在发生火灾时，难以有效地控制火势，造成人员伤亡。因此，在进行房屋建筑结构设计时，必须重视建筑的火灾安全设计，并根据不同的实际情况，选用适当的防火措施，提高建筑的整体防火能力。

3 解决土木工程建设房屋建筑结构设计问题的有效策略

3.1 充分应用现代计算机技术建模

在正式进行房屋结构设计前，工作人员可以利用电脑技术把整个项目的所有信息录入相应的软件系统中，使其三维模型实现数字化，并据此进行设计工作。在传统的结构设计中，由于设计人员之间的沟通不够充分，导致了电气、通风、给排水等设计过程中出现了各种冲突、矛盾等问题。三维设计模式的运用，使设计人员、施工人员能更清晰、更直观地了解各个项目的设计状况，并能在最短的时间内发现设计的矛盾，并加以处理，或对各个项目进行规范、合理的设计，避免设计上的矛盾。同时，通过对BIM技术的运用，使整个房屋的总体设计方案得到了完善和优化，避免了在实际工程中发生的设计变更和二次返工现象，为工程的顺利进行提供了有力的保证[3]。

3.2 精确核算房屋建筑结构地基承载能力

在房屋建筑结构的基础上，设计人员必须准确计算基础的承载力，以提高其安全性和可靠性。首先，在建设之前，业主会向地质勘探单位提出，要严格按照有关规范进行勘察，确保勘察结果的真实和准确。其次，根据勘察结果，设计人员选择了最适合的方法进行基础承载力的计算。在完成基础承载力的计算之后，还要对梁、柱等基础的合闸进行精确的计算，并对其进行验证，从而为结构的稳定和安全打下良好的基础。

3.3 健全房屋建筑结构设计

房屋建筑工程质量是结构设计的关键，所以，在保证工程质量达到要求的前提下，设计人员要合理地控制工程造价，使其处于可承受的范围之内。土木工程建设投资主管必须正确认识经济与建设质量的关系，了解企业的利益与工程质量的互动关系，并督促设计者不断完善、优化施工方案，使其既能满足设计要求，又能降低施工费用。

3.4 改革创新设计构思与思想

随着现代经济和科学技术的飞速发展，我国的土木工程也迎来了一次重大的变革，那就是在保证工程质量的前提下，采用绿色、环保、节能等技术，既要保证工程的安全性，又要让居住民众有良好的使用体验。例如，在室内的规划中，增加窗子的大小，可以有效地增加室内的空气流通，使室内变得更加明亮，并具有自动降温、节能减排的功能。要实现设计理念、设计理念、设计维度的变革与革新，除了要具备高专业、高技能之外，还要具备相应的专业素质，同时还要不断学习国内外先进成功的建筑设计理念，并结合工程实际情况加以合理应用，从根本上改变设计人员的理念与思想[4]。

3.5 对挑梁的荷载进行合理化设计

对于上述的挑梁问题，只要进行科学的、合理的设计，就可以有效地控制承压部位的应力，增强结构的协调性和均衡性。在设计横梁时，尽量提高其承受压力的能力。从吊梁的观点来看，正因为它的体积小，它的承压面积和承载力都很低。但由于自重的优点，它的延展特性得到了增强，当它受到纵向力的影响时，它就会自动地增强它的抗脆性。所以，在考虑挑梁荷载时，必须依据实际情况，合理、精确地选取承重构件。

3.6 加强重点难点复杂部位的分析化解

在土木工程结构设计中，总是会出现一些比较复杂、比较棘手的问题。每一次出现这样的问题，都要按照“连就连，分就能分清楚”的原则，将所有复杂的问题都分解开来，在计算模型中，要将所有的假设和条件都清晰地表达出来，这样，就可以保证建筑的安全性和经济性。在具体的设计中，一方面要重视构件的连接，另一方面要考虑到构件的质量和质量，以提高构件的安全性，这样的构件通常不多，不会对整体的经济产生太大的影响，而对于大量的墙体、板、梁、柱等构件，则要精打细算，既要保证安全，又要节约。

3.7 防火设计

在进行室内结构防火设计时，有关人员要充分考虑地域的特殊性，充分利用通风、光照等可再生能源，缩短照明用电的时间，减少建筑物的电力供应压力，减少建筑物的着火概率。首先，在建筑内部，消防设计应考虑到疏散通道的合理布置，并采取相应的措施来控制火灾的蔓延和扑救，并对不同的空间布局进行科学的规划，尽量减少火灾的传播。其次，目前的建筑物一般都是钢结构，所以应该加强这些结构的耐火能力，这样可以保证火灾发生后，房屋的支撑部分不会轻易坍塌，从而为逃生争取更多的时间。钢结构可以使用专用的耐火漆进行喷涂，而且还可以极大地改善建筑的隔热性能。最后，防火分区的设置也要符合相关的安全标准，同时将墙体、门窗等装置合理地结合起来，以保证建筑空间在某种程度上具有隔断功能[5]。