土木工程建筑结构设计中的问题与解决路径探究

摘要：随着城市化进程的推进，土木工程项目逐渐增多，施工技术不断创新，而工程建设要以设计方案为依据。土木工程建筑结构设计直接影响建筑物的安全性和稳定性，整体设计目标需要确保能够对建筑承重荷载均匀分配，并且图纸能够覆盖土木工程结构主要部位，进而通过合理的设计减少施工成本。为此，从土木工程建筑结构设计要点入手，然后结合设计问题提出土木工程建筑结构设计的优化对策，希望为相关研究提供参考。

关键词：土木工程建筑结构设计建筑承重荷载工程建设

ExplorationofProblemsandSolutionsinStructuralDesignofCivilEngineeringandArchitecture

GAOJianchang

LanzhouNanhedaoEcologicalandCulturalTourismDevelopmentCo.，Ltd.，Lanzhou，GansuProvince，730030China

Abstract：Withtheadvancementofurbanization，civilengineeringprojectsaregraduallyincreasing，constructiontechnologyisconstantlyinnovating，andengineeringconstructionshouldbebased ondesignschemes.Thestructuraldesignofcivilengineeringdirectlyaffectsthesafetyandstabilityofbuildings.Theoveralldesigngoalneedstoensurethattheload-bearingloadofthebuildingcanbeevenlydistributed，andthedrawingscancoverthemainpartsofthecivilengineeringstructure，therebyreducingconstructioncoststhroughreasonabledesign.Therefore，thisarticletakesthekeypointsofcivilengineeringbuildingstructuredesignasthestartingpoint，andthenproposesoptimizationstrategiesforcivilengineeringbuildingstructuredesignbasedondesignproblems，hopingtoprovidereferenceforrelevantresearch.

KeyWords：Civilengineering;Architecturalstructuraldesign;Buildingload-bearingcapacity;Engineeringconstruction

当前土木工程规划设计范围逐步扩大，设计人员要全面了解建筑体系结构，选择最佳设计方案，以此保证建筑的安全性、舒适性和经济性。与此同时，设计人员要明确工程实际情况，有效整合资源，不过现阶段在土木工程设计中依旧存在不足，须针对性解决。

1土木工程建筑结构设计的重要意义

建筑结构设计就是工程设计人员进行整体规划，由此得到土木工程图纸，确保建筑物各个体系结构呈现在图纸中，然后合理选择工程建设材料，保证建筑物的安全性。设计人员要对地基、墙体、楼板层、变形缝、门窗等进行科学设计，确保土木建筑结构满足工程质量检测要求，由此延长建筑使用年限。近年来，土木工程建设规模逐步扩大，设计人员结合建筑总体结构图纸指导施工环节，而设计人员也要对土木工程的地质环境、建筑抗震等级进行综合分析，由此优化现有结构体系，并对各个主体结构部位荷载均匀分配[1]。

2土木工程建筑结构设计要点

在结构设计过程中，应分析线路、管道设备等方面，确保建筑物结构的稳定性，并且科学规划设计流程（如图1所示）。现阶段，土木工程结构设计涉及内容较多，须确保结构之间保持关联，然后选择科学的组合形式。选择建筑结构方案时，须结合工程建设应用要求与实际特征，综合分析建设周期和建设成本，由此选择最佳施工工艺。与此同时，设计人员须加强造价与成本控制。在建筑结构设计中，须明确设计目标和要求，细化造价控制方案，选择低成本的结构类型。设计人员要对工程的成本控制问题加以分析，进行工程量编制清单编制，确保涵盖关键成本指标数据，之后得到项目成本控制方案，例如：通过分析建筑对资源的消耗。此外，设计人员须加强对信息技术的应用，如通过建模技术展示土木工程的设计效果。BIM技术在辅助设计上发挥了重要的作用，其在建筑结构中空间区域较多，可以对建筑空间中的关键要素进行展示，避免了设计中的漏项与误差较大问题。例如：BIM技术结合数字化的立体模型对建筑项目关键信息加以优化，进而直观地展示建筑内部与外部结构。

3土木工程建筑结构设计问题

3.1设计缺乏整体性

目前，工程体系结构还缺乏科学规划，如设计人员未能充分考虑整体性结构，造成图纸不能完全体现建筑物各个结构部位的规划设计要点，建筑体系各个空间整体性不足[2]。

3.2 构件截面设计不合理

建筑物支撑体系中的衡量须满足荷载要求，保证衡量支撑体系达到建筑设计强度指标，也就是计算衡量最大荷载参数，根据图纸掌握承重截面部位可承载的强度，否则将导致支撑梁体断裂、墙体开裂、墙体渗水等安全隐患。如果忽视工程中截面的合理设计，就会出现承重截面尺寸偏差较大情况，难以保证建筑物的坚固性。

3.3建筑结构设计细节问题

部分工程设计人员忽视建筑物设计细节，导致部分区域空间存在使用缺陷，比如室内厨房、墙体管线连接以及隐蔽性空间未能考虑细节问题，造成建筑物连接点以及关键支撑部位薄弱，并影响人们的居住体验[3]。

4土木工程建筑结构设计的优化对策

4.1整体结构优化方案

要想保证方案设计的合理性必须对以下问题重视起来：首先，通过前期勘测分析建筑物所在区域的地质环境，之后设计人员进行图纸设计，确保体现建筑的空间特征；其次，分析建筑结构存在的问题，保证建筑结构方案符合设计要求。在建筑工程设计中，为保证建筑的安全使用功能，须建立立体空间模型，通过应用智能化手段，帮助设计人员及时掌握建筑的内部空间，与施工人员及时联系，以此对各个施工环节加以统筹；再次是综合分析外部环境造成的影响，而内部结构设计中也要做到简化[4]。

4.2重视结构细节处理

细节问题主要体现在承重结构设计以及建筑隐蔽区域设计，避免出现设计偏差，要点如下。首先，精准计算空间结构的承载力与抗震能力。设计人员须加强支撑体系荷载与建筑截面尺寸的优化设计，并且在建筑支撑体结构中增加保护层，对建筑承重面尺寸加以优化，保证建筑物的承重梁体和柱体材料满足强度检测，还须严格确保土木建筑物的地基与墙体坚固性。其次，对截面合理设计。设计人员不仅需要重视截面尺寸设计，还须结合项目设计要求对材料选择，其中结构承重柱材料选择必须达到强度要求。实际施工中管理人员处理设计偏差问题，然后和设计单位及时沟通，调整设计方案；再次是加强误差检测，分析导致误差出现的因素，再进行方案优化，尤其是对隐蔽空间区域的质量控制加以关注[5]。

4.3优化设计扭矩

在土木工程设计当中，钢筋架构设计与建筑构件裂缝产生有直接关系，如果扭矩设计不合理会导致钢筋失去支撑的作用。因此，从技术角度讲，需要注意以下问题：首先，加强钢筋间距控制。受扭转力影响裂缝与纵轴成45°夹角，需要设计扭矩过程中将钢筋结构最大间距调小到截面宽度的数值，并且保证每个钢筋穿过斜线裂缝；其次，加强箍筋形式控制。构件的扭转出现侧面裂缝，设计人员须将箍筋设计为封闭式结构，可以实现钢筋裂缝面的受力平衡。此外，扭矩钢筋配置范围控制。建筑构件受到扭矩影响，箍筋和纵筋共同承受外力，所以抗扭钢筋配置依据纵筋的延长程度。

4.4优化设计砖石结构

设计人员需要考虑施工环境，然后优化砌体结构，为延长建筑的使用寿命重点做好防尘和防潮设计，其中建筑所在地区比较潮湿要求水泥砂浆的配合比达到M7.5，砌体强度至少为15MPa，例如：卫生间区域较为潮湿，也需要对砖石结构优化设计。针对墙体裂缝问题需要考虑伸缩缝设计。施工中混凝土浇筑构件因环境温度发生膨胀或紧缩，所以设计人员要考虑气候和环境，之后合理设计伸缩缝间距。

5土木工程建筑结构优化设计要点

某工程项目为高层商住两用建筑，共有2层地下室，已经被用于停车场和人防工程，该建筑地上1～4层为商业区，5层及以上为住房。该建筑区域主体楼为20层，裙楼和主体建筑用伸缩缝连接，2栋塔楼共18层，塔楼顶端2层相连。本工程建筑结构多为框架-剪力墙，其中底端部分区域转换为剪力墙结构[6]。

5.1基础工程设计

本工程选桩基础设计方案制定后选择钻孔灌注桩，桩基根据建筑上部具体荷载状况施工。桩基直径包括800mm和700mm，在主楼区域桩基直径为800mm，其余区域直径为700mm。根据设计方案，桩体位于持力层2.5m～6.4m，桩体长度基本在53m。在项目结构设计中，先进行了地质勘察，之后得到，进而确定单桩竖向承载力特征值，达到4100kN。

5.2地下室设计

设计人员将地下室平面设计为“厂”字形，多数区域用于人防工程，地下室的南北向为120m，东西向150m，在纵横向对多道后浇带加以设置，以此减少混凝土收缩以及温差变化对建筑结构造成的影响。

5.3结构选型

该建筑的平面结构较为狭长，设计在连体结构两侧塔楼时，主要是分析结构平面的一致性，并且结构的刚度相同。基于原有的设计方案，两侧塔楼为喇叭形状，其中，柱和南北的距离分别为29.4m、16.8m。连接体结构设计期间，转换结构选择将最下层钢骨混凝土梁，以此支撑连接体，经计算，钢骨混凝土梁结构截面尺寸为2.7m2，导致施工难度加大，为了保证工程的可靠性与经济性，设计人员在两轴之间设置了两根柱子，让连接体结构的柱间距相同，都为16.8m。此外，针对连接体和建筑主体结构连接的部位，选择刚性连接方法，在每层设置0.9m2的混凝土梁，进而保证了连接区域的刚度。因建筑的主梁高度大，设计人员将每层连接体高度调节到两层塔楼高度，满足了建筑对空间要的求。

5.4结构布置

设计人员计算结构的扭转效应过程中，采用平扭耦联方式，并且对双向地震带来的影响进行深入分析。本工程的梁体结构复杂，所以在计算的过程中选择弹性楼盖。例如；连接体两侧塔楼体形和接近，距离较近，因此在计算风荷载时分析了二者的相互作用，结构布置的计算方法是体形系数乘以互相干扰扩大系数，并且分析了连接结构最底层楼板风吸力问题，经过公式计算，在自振周期在规定范围内的参数达到规定要求。

5.5抗震设计

首先是转换结构的抗震设计。考虑建筑为高层建筑，并且建筑的转换层较薄弱，设计人员进行了以下处理，将剪力墙底部加强区域以及框支柱的抗震等级适当提升。针对结构薄弱层的地震剪力适当提升，进而实现框支柱的剪力得到优化。框支梁和框支柱的设计也要达到抗震设计要求。其次是连接体抗震措施。由于项目为不规则建筑，受到地震影响后容易威胁连接体结构，造成建筑主体与连接体结构连接部位损坏，所以设计人员主要考虑了以下问题，先让连接体和周边的部件的抗震能力提升，并且把楼板的厚度调节到15cm，之后在连接区域增加配筋。

5.6连接体结构设计

本工程的两侧塔楼设计充分考虑项目整体规划要求，所以选择52m的空中部位实施结构连接设计施工，进一步提升了施工的安全性。与此同时，在合适的位置搭设临时作业平台。本工程的连接体结构自重较大，为减少平台施工成本和提升施工安全性，选择混凝土分阶段浇捣施工技术。

6结语

综上所述，工程设计人员须从建筑结构出发，进行合理的方案设计，尽管当前的土木工程结构设计整体水平得到提升，不过在实施过程中依旧存在不利因素，需要从整体出发，进行设计细节的处理，关注工程基础选型、结构耐久性设计，在实施过程中需要加强造价与成本控制，应用信息化技术，最终全面提升建筑结构的设计质量。

参考文献

[1]李丽娜.土木工程中建筑框架结构设计现存问题及解决对策：以某综合楼工程为例[J].房地产世界，2023，11（20）：42-44.

[2]李刚.建筑结构设计中的安全性问题及解决策略[J].房地产世界，2023，14（10）：59-61.

[3]胡庆涛.超高层建筑结构设计问题及对策研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023，15（13）：143-145.

[4]陈梅.建筑结构设计中常见问题与解决措施分析[J].居舍，2023，12（1）：124-127.

[5]窦鹏，刘娟.超高层建筑结构设计问题及对策研究[J].工程建设与设计，2022，22（17）：41-43.

[6]李云杰.房屋建筑结构设计中的问题与对策分析[J].科技与创新，2022，25（12）：161-163，170.