土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題與解決途徑論文

　　近年來，土木工程事故頻繁發(fā)生，給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。雖然國家建委發(fā)出了質(zhì)量終身責(zé)任制，并加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，事故有了顯著降低，但由于設(shè)計(jì)的原因引發(fā)的事故比例卻在呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。此外，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師害怕承擔(dān)責(zé)任，施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于保守，也給國家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。本文就這一問題作了以下淺要分析，希望可以有助于我國土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制措施的完善。

　　一、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本過程

　　土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為：結(jié)構(gòu)定案、結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)部分。

　　1.1、結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　土木工程的計(jì)算荷載有：外部荷載和內(nèi)部荷載，它們的計(jì)算要依照荷載規(guī)范的規(guī)定及要求使用不同的組合值系數(shù)及永久值系數(shù)等進(jìn)行不同工況下的組合計(jì)算；對(duì)于構(gòu)件的試算，要依照計(jì)算出的荷載值、構(gòu)造措施的要求、使用要求和各種計(jì)算手冊(cè)上的試算方法來對(duì)構(gòu)件的截面進(jìn)行初步的確定。

　　1.2、設(shè)計(jì)方案

　　根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告、建筑場地類別、建筑物高度和層數(shù)、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震設(shè)防烈度等情況對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行確定。在確定了建筑結(jié)構(gòu)的形式之后，要依據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)及要求來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件和承重體系進(jìn)行布置。

　　1.3、施工圖設(shè)計(jì)

　　對(duì)于土木工程內(nèi)力的計(jì)算要依照已經(jīng)確定的構(gòu)件截面及荷載值來進(jìn)行計(jì)算，它包括：拉力、彎矩、軸心壓力、扭矩、剪力等。根據(jù)最后計(jì)算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和規(guī)范對(duì)構(gòu)件的要求及限制，對(duì)結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否滿足規(guī)范的要求進(jìn)行復(fù)核。若不滿足，則要調(diào)整構(gòu)件的截面或者布置，直到滿足要求為止。

　　二、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題

　　2.1、現(xiàn)澆砼樓板的干縮開裂和支座負(fù)鋼筋倒伏的問題

　　2.1.1、干縮開裂問題

　　在進(jìn)行混凝土樓板澆筑時(shí)，澆筑完混凝土后，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)樓面出現(xiàn)龜裂的現(xiàn)象，尤其在溫差較大的季節(jié)或地區(qū)這種現(xiàn)象非常明顯，而且這種現(xiàn)象多發(fā)于住宅樓，公用建筑和商用樓較為少見。這種龜裂多是由于混凝土的水灰比過大造成的，它降低了建筑結(jié)構(gòu)的剛度，增大了結(jié)構(gòu)的撓度，使整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性都明顯的降低。出現(xiàn)這種情況的原因是：由于現(xiàn)在的工程大多使用商品砼，混凝土是由預(yù)拌廠直接負(fù)責(zé)提供的，泵送混凝土要求混凝土的和易性要好，流動(dòng)性要高具有較大的坍落度，商品砼為了達(dá)到這種效果就會(huì)加大水的配比，使混凝土的水灰比過大，嚴(yán)重的影響了混凝土的質(zhì)量。

　　2.1.2、支座負(fù)鋼筋倒伏的問題

　　當(dāng)進(jìn)行完樓板上的鋼筋綁扎后，隱蔽驗(yàn)收后才可以進(jìn)行混凝土的澆搗工作，但是在實(shí)際施工中，由于沒有注意保護(hù)好一家好的支座負(fù)鋼筋，使得鋼筋的倒伏隨處可見。剛進(jìn)的倒伏會(huì)造成支座負(fù)彎矩沒有足夠的鋼筋來支撐，引起支座板面出現(xiàn)裂縫，加大了撓度，降低了剛度，是般的受力狀態(tài)逐漸趨向間支，造成板配筋偏于不安全。

　　2.2、柱體、墻體連接混亂

　　在對(duì)比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面進(jìn)行布置時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)多方向柱網(wǎng)相連的地方。有的把每根柱和周圍各柱都用框架梁連接起來，形成多梁交匯于一柱，這給節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋錨固和混凝土的施工帶來了很大的不便嚴(yán)重的影響了施工的進(jìn)度。

　　2.3、結(jié)構(gòu)電算或設(shè)計(jì)方法存在問題

　　問題主要表現(xiàn)在剪力墻開洞的大小、剪力墻的長度、厚度、門窗洞口的位置、框架計(jì)算高度等和施工圖紙不相符。這大多是由于結(jié)構(gòu)專業(yè)的計(jì)算進(jìn)行的過早，建筑平面經(jīng)過多次的調(diào)整后沒有及時(shí)反饋給結(jié)構(gòu)專業(yè)，使專業(yè)間配合相互脫節(jié)。等到施工圖進(jìn)入校審的階段，大多都只注意圖面問題，沒有核對(duì)建筑圖，進(jìn)而造成了配合錯(cuò)誤。由于模型與實(shí)際不符導(dǎo)致某些構(gòu)件的配筋失真，造成配筋量不足的危險(xiǎn)。

　　三、解決土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的有效途徑

　　3.1、確定整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性以及合理性

　　3.1.1、結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之間的比被稱為剛重比

　　它影響著結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，也是影響重力二階效應(yīng)的重要參數(shù)。一般都會(huì)使用增大剛重比的方法來考慮重力的二階效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的剛重比增大則二階效應(yīng)就會(huì)減小，二階效應(yīng)要控制在 20%以內(nèi)如果改制不能達(dá)到要求，則可能引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)致坍塌。

　　3.1.2、剪重比是抗震設(shè)計(jì)中非常重要的參數(shù)

　　由于長時(shí)間的作用下，地震影響系數(shù)下降的會(huì)較快，根據(jù)這種情況計(jì)算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能偏小。對(duì)于長周期的結(jié)構(gòu)，地震動(dòng)態(tài)作用下的地面加速和位移會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用，如果剪重比<0.02，結(jié)構(gòu)的剛度就可以滿足水平位移限制的要求，但卻不能達(dá)到結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的條件，設(shè)計(jì)人員要在設(shè)計(jì)過程中綜合的考慮剛重比和剪重比的合理取值。

　　3.1.3、內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)

　　內(nèi)力組合是土木工程結(jié)構(gòu)承載力抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，它要求在調(diào)整承載力抗震系數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)。工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值應(yīng)大于沒有考慮抗震要求時(shí)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。如果采用非抗震設(shè)計(jì)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算，則抗震設(shè)計(jì)需要對(duì)承載力抗震的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。通過綜合受彎梁、偏壓柱、受剪等的系數(shù)調(diào)整，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。

　　3.1.4、板設(shè)計(jì)和配筋

　　板設(shè)計(jì)和配筋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要分析板長邊和短邊的長度。如果長度差距<2mm，則適合采用雙向板計(jì)算的方式設(shè)計(jì)；如果兩者的長度差距在 2～3mm 之間，則適合沿著短邊的受力單向板進(jìn)行計(jì)算，并將足夠的構(gòu)造鋼筋布置在長邊位置。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)板的具體大小，可按照彈性的方法計(jì)算。對(duì)于連續(xù)雙向板跨中的最大彎矩計(jì)算，要求根據(jù)荷載分布的具體情況，對(duì)滿布荷載進(jìn)行分解和間隔進(jìn)行布置。

　　3.2、結(jié)構(gòu)體系選型的設(shè)計(jì)方案和優(yōu)化

　　結(jié)構(gòu)體系選型的優(yōu)化可以在項(xiàng)目建設(shè)方案確定的過程中引入，這樣可以避免建筑方案在結(jié)構(gòu)方面的不合理，首先是建筑物的體形，其次是柱網(wǎng)尺寸，層高以及主要的抗側(cè)力構(gòu)件所在的位置。

　　3.3、剪力墻下布樁

　　當(dāng)建筑的結(jié)構(gòu)為剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)，剪力墻主要承受地震水平力，它也是承受豎向荷載的重要構(gòu)件，所以要沿著剪力墻下全長布樁，樁的中心線要和剪力墻的中心線重合，布置雙排樁時(shí)，樁的承臺(tái)要具有足夠的剛度，并應(yīng)作承臺(tái)的抗彎和沖剪驗(yàn)算。

　　當(dāng)布樁僅按照豎向荷載作用進(jìn)行時(shí)，要對(duì)彎矩作用下的承臺(tái)底部邊樁的反力進(jìn)行驗(yàn)算。尤其是框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)核心筒底部彎矩及剪力對(duì)基礎(chǔ)承載力的影響較大，不能遺漏。對(duì)于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結(jié)構(gòu)等彎矩較大的承臺(tái)底部樁基要驗(yàn)算其是否存在向上的抗拔力。

　　3.4、注重地基的設(shè)計(jì)

　　地基在建筑工程中占據(jù)著重要地位，它是整個(gè)建筑的基石。每個(gè)設(shè)計(jì)人員必須重視地基的設(shè)計(jì)，只有完成地基的設(shè)計(jì)后，才可實(shí)現(xiàn)后面的設(shè)計(jì)任務(wù)。地基的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，其中包括施工條件、水位、地質(zhì)情況、溫度等。通常情況下，施工人員對(duì)了解相鄰建筑的地基情況并標(biāo)高，明確其具體位置，確保施工的安全性與工程質(zhì)量。

　　四、結(jié)束語

　　土木建筑工程結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)事關(guān)重大，關(guān)系著工程的質(zhì)量和使用壽命，因此要加強(qiáng)設(shè)計(jì)的重視，保證工程的施工質(zhì)量。要想獲得施工質(zhì)量的保證，要想得到工程設(shè)計(jì)的安全，土木建筑工程結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)是重中之重，它是整個(gè)建筑過程中最重要的環(huán)節(jié)，不僅關(guān)系著建筑水平的高低，還關(guān)系著人們生命財(cái)產(chǎn)的安全和國家基礎(chǔ)事業(yè)的發(fā)展。

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