土木建筑结构设计中常见问题与解决途径论文
近年来，土木工程事故频繁发生，给国家造成巨大的经济损失，也给人民群众的生命和财产造成了巨大损失。虽然国家建委发出了质量终身责任制，并加强施工质量管理，事故有了显着降低，但由于设计的原因引发的事故比例却在呈现上升趋势。此外，因为设计师害怕承担责任，施工结构设计过于保守，也给国家造成了巨大的经济浪费。本文就这一问题作了以下浅要分析，希望可以有助于我国土木工程结构设计的控制措施的完善。
一、土木工程结构设计的基本过程
土木工程的结构设计可分为：结构定案、结构计算、施工图设计三个部分。
1.1、结构计算
土木工程的计算荷载有：外部荷载和内部荷载，它们的计算要依照荷载规范的规定及要求使用不同的组合值系数及永久值系数等进行不同工况下的组合计算；对于构件的试算，要依照计算出的荷载值、构造措施的要求、使用要求和各种计算手册上的试算方法来对构件的截面进行初步的确定。
1.2、设计方案
根据工程地质报告、建筑场地类别、建筑物高度和层数、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震设防烈度等情况对建筑的结构形式进行确定。在确定了建筑结构的形式之后，要依据不同结构形式的特点及要求来对建筑结构的受力构件和承重体系进行布置。
1.3、施工图设计
对于土木工程内力的计算要依照已经确定的构件截面及荷载值来进行计算，它包括：拉力、弯矩、轴心压力、扭矩、剪力等。根据最后计算出的结构内力和规范对构件的要求及限制，对结构试算的构件是否满足规范的要求进行复核。若不满足，则要调整构件的截面或者布置，直到满足要求为止。
二、土木工程结构设计中常见的问题
2.1、现浇砼楼板的干缩开裂和支座负钢筋倒伏的问题
2.1.1、干缩开裂问题
在进行混凝土楼板浇筑时，浇筑完混凝土后，会在短时间内出现楼面出现龟裂的现象，尤其在温差较大的季节或地区这种现象非常明显，而且这种现象多发于住宅楼，公用建筑和商用楼较为少见。这种龟裂多是由于混凝土的水灰比过大造成的，它降低了建筑结构的刚度，增大了结构的挠度，使整个结构的安全性和耐久性都明显的降低。出现这种情况的原因是：由于现在的工程大多使用商品砼，混凝土是由预拌厂直接负责提供的，泵送混凝土要求混凝土的和易性要好，流动性要高具有较大的坍落度，商品砼为了达到这种效果就会加大水的配比，使混凝土的水灰比过大，严重的影响了混凝土的质量。
2.1.2、支座负钢筋倒伏的问题
当进行完楼板上的钢筋绑扎后，隐蔽验收后才可以进行混凝土的浇捣工作，但是在实际施工中，由于没有注意保护好一家好的支座负钢筋，使得钢筋的倒伏随处可见。刚进的倒伏会造成支座负弯矩没有足够的钢筋来支撑，引起支座板面出现裂缝，加大了挠度，降低了刚度，是般的受力状态逐渐趋向间支，造成板配筋偏于不安全。
2.2、柱体、墙体连接混乱
在对比较复杂的结构平面进行布置时，往往会出现多方向柱网相连的地方。有的把每根柱和周围各柱都用框架梁连接起来，形成多梁交汇于一柱，这给节点区的钢筋锚固和混凝土的施工带来了很大的不便严重的影响了施工的进度。
2.3、结构电算或设计方法存在问题
问题主要表现在剪力墙开洞的大小、剪力墙的`长度、厚度、门窗洞口的位置、框架计算高度等和施工图纸不相符。这大多是由于结构专业的计算进行的过早，建筑平面经过多次的调整后没有及时反馈给结构专业，使专业间配合相互脱节。等到施工图进入校审的阶段，大多都只注意图面问题，没有核对建筑图，进而造成了配合错误。由于模型与实际不符导致某些构件的配筋失真，造成配筋量不足的危险。
三、解决土木工程结构设计中常见问题的有效途径
3.1、确定整体结构的科学性以及合理性
3.1.1、结构刚度与重力荷载之间的比被称为刚重比
它影响着结构整体的稳定性，也是影响重力二阶效应的重要参数。一般都会使用增大刚重比的方法来考虑重力的二阶效应。结构的刚重比增大则二阶效应就会减小，二阶效应要控制在 20%以内如果改制不能达到要求，则可能引起结构的失稳致坍塌。
3.1.2、剪重比是抗震设计中非常重要的参数
由于长时间的作用下，地震影响系数下降的会较快，根据这种情况计算出来的水平地震作用下的结构效应可能偏小。对于长周期的结构，地震动态作用下的地面加速和位移会对结构具有更大的破坏作用，如果剪重比<0.02，结构的刚度就可以满足水平位移限制的要求，但却不能达到结构整体稳定的条件，设计人员要在设计过程中综合的考虑刚重比和剪重比的合理取值。
3.1.3、内力组合的设计
内力组合是土木工程结构承载力抗震设计的要点，它要求在调整承载力抗震系数的基础上设计。工程结构抗震设计要求材料强度的设计值应大于没有考虑抗震要求时的材料强度设计值。如果采用非抗震设计的材料强度设计值进行计算，则抗震设计需要对承载力抗震的系数进行调整。通过综合受弯梁、偏压柱、受剪等的系数调整，提高结构的承载能力。
3.1.4、板设计和配筋
板设计和配筋的结构设计，要分析板长边和短边的长度。如果长度差距<2mm，则适合采用双向板计算的方式设计；如果两者的长度差距在 2～3mm 之间，则适合沿着短边的受力单向板进行计算，并将足够的构造钢筋布置在长边位置。根据工程结构板的具体大小，可按照弹性的方法计算。对于连续双向板跨中的最大弯矩计算，要求根据荷载分布的具体情况，对满布荷载进行分解和间隔进行布置。
3.2、结构体系选型的设计方案和优化
结构体系选型的优化可以在项目建设方案确定的过程中引入，这样可以避免建筑方案在结构方面的不合理，首先是建筑物的体形，其次是柱网尺寸，层高以及主要的抗侧力构件所在的位置。
3.3、剪力墙下布桩
当建筑的结构为剪力墙或框剪结构时，剪力墙主要承受地震水平力，它也是承受竖向荷载的重要构件，所以要沿着剪力墙下全长布桩，桩的中心线要和剪力墙的中心线重合，布置双排桩时，桩的承台要具有足够的刚度，并应作承台的抗弯和冲剪验算。
当布桩仅按照竖向荷载作用进行时，要对弯矩作用下的承台底部边桩的反力进行验算。尤其是框剪结构的剪力墙和剪力墙结构核心筒底部弯矩及剪力对基础承载力的影响较大，不能遗漏。对于水位较高的地下室和短肢剪力墙、大跨度结构等弯矩较大的承台底部桩基要验算其是否存在向上的抗拔力。
3.4、注重地基的设计
地基在建筑工程中占据着重要地位，它是整个建筑的基石。每个设计人员必须重视地基的设计，只有完成地基的设计后，才可实现后面的设计任务。地基的设计需要考虑多种因素，其中包括施工条件、水位、地质情况、温度等。通常情况下，施工人员对了解相邻建筑的地基情况并标高，明确其具体位置，确保施工的安全性与工程质量。
四、结束语
土木建筑工程结构的安全设计事关重大，关系着工程的质量和使用寿命，因此要加强设计的重视，保证工程的施工质量。要想获得施工质量的保证，要想得到工程设计的安全，土木建筑工程结构方面的设计是重中之重，它是整个建筑过程中最重要的环节，不仅关系着建筑水平的高低，还关系着人们生命财产的安全和国家基础事业的发展。
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