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土木建筑結構設計中常見(jiàn)問(wèn)題與解決途徑論文
近年來(lái)，土木工程事故頻繁發(fā)生，給國家造成巨大的經(jīng)濟損失，也給人民群眾的生命和財產(chǎn)造成了巨大損失。雖然國家建委發(fā)出了質(zhì)量終身責任制，并加強施工質(zhì)量管理，事故有了顯著(zhù)降低，但由于設計的原因引發(fā)的事故比例卻在呈現上升趨勢。此外，因為設計師害怕承擔責任，施工結構設計過(guò)于保守，也給國家造成了巨大的經(jīng)濟浪費。本文就這一問(wèn)題作了以下淺要分析，希望可以有助于我國土木工程結構設計的控制措施的完善。
一、土木工程結構設計的基本過(guò)程
土木工程的結構設計可分為：結構定案、結構計算、施工圖設計三個(gè)部分。
1.1、結構計算
土木工程的計算荷載有：外部荷載和內部荷載，它們的計算要依照荷載規范的規定及要求使用不同的組合值系數及永久值系數等進(jìn)行不同工況下的組合計算；對于構件的試算，要依照計算出的荷載值、構造措施的要求、使用要求和各種計算手冊上的試算方法來(lái)對構件的截面進(jìn)行初步的確定。
1.2、設計方案
根據工程地質(zhì)報告、建筑場(chǎng)地類(lèi)別、建筑物高度和層數、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震設防烈度等情況對建筑的結構形式進(jìn)行確定。在確定了建筑結構的形式之后，要依據不同結構形式的特點(diǎn)及要求來(lái)對建筑結構的受力構件和承重體系進(jìn)行布置。
1.3、施工圖設計
對于土木工程內力的計算要依照已經(jīng)確定的構件截面及荷載值來(lái)進(jìn)行計算，它包括：拉力、彎矩、軸心壓力、扭矩、剪力等。根據最后計算出的結構內力和規范對構件的要求及限制，對結構試算的構件是否滿(mǎn)足規范的要求進(jìn)行復核。若不滿(mǎn)足，則要調整構件的截面或者布置，直到滿(mǎn)足要求為止。
二、土木工程結構設計中常見(jiàn)的問(wèn)題
2.1、現澆砼樓板的干縮開(kāi)裂和支座負鋼筋倒伏的問(wèn)題
2.1.1、干縮開(kāi)裂問(wèn)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)間內出現樓面出現龜裂的現象，尤其在溫差較大的季節或地區這種現象非常明顯，而且這種現象多發(fā)于住宅樓，公用建筑和商用樓較為少見(jiàn)。這種龜裂多是由于混凝土的水灰比過(guò)大造成的，它降低了建筑結構的剛度，增大了結構的撓度，使整個(gè)結構的安全性和耐久性都明顯的降低。出現這種情況的原因是：由于現在的工程大多使用商品砼，混凝土是由預拌廠(chǎng)直接負責提供的，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，商品砼為了達到這種效果就會(huì )加大水的配比，使混凝土的水灰比過(guò)大，嚴重的影響了混凝土的質(zhì)量。
2.1.2、支座負鋼筋倒伏的問(wèn)題
當進(jìn)行完樓板上的鋼筋綁扎后，隱蔽驗收后才可以進(jìn)行混凝土的澆搗工作，但是在實(shí)際施工中，由于沒(méi)有注意保護好一家好的支座負鋼筋，使得鋼筋的倒伏隨處可見(jiàn)。剛進(jìn)的倒伏會(huì )造成支座負彎矩沒(méi)有足夠的鋼筋來(lái)支撐，引起支座板面出現裂縫，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
在對比較復雜的結構平面進(jìn)行布置時(shí)，往往會(huì )出現多方向柱網(wǎng)相連的地方。有的把每根柱和周?chē)髦加每蚣芰哼B接起來(lái)，形成多梁交匯于一柱，這給節點(diǎn)區的鋼筋錨固和混凝土的施工帶來(lái)了很大的不便嚴重的影響了施工的進(jìn)度。
2.3、結構電算或設計方法存在問(wèn)題
問(wèn)題主要表現在剪力墻開(kāi)洞的大小、剪力墻的長(cháng)度、厚度、門(mén)窗洞口的位置、框架計算高度等和施工圖紙不相符。這大多是由于結構專(zhuān)業(yè)的計算進(jìn)行的過(guò)早，建筑平面經(jīng)過(guò)多次的調整后沒(méi)有及時(shí)反饋給結構專(zhuān)業(yè)，使專(zhuān)業(yè)間配合相互脫節。等到施工圖進(jìn)入校審的階段，大多都只注意圖面問(wèn)題，沒(méi)有核對建筑圖，進(jìn)而造成了配合錯誤。由于模型與實(shí)際不符導致某些構件的配筋失真，造成配筋量不足的危險。
三、解決土木工程結構設計中常見(jiàn)問(wèn)題的有效途徑
3.1、確定整體結構的科學(xué)性以及合理性
3.1.1、結構剛度與重力荷載之間的比被稱(chēng)為剛重比
它影響著(zhù)結構整體的穩定性，也是影響重力二階效應的重要參數。一般都會(huì )使用增大剛重比的方法來(lái)考慮重力的二階效應。結構的剛重比增大則二階效應就會(huì )減小，二階效應要控制在 20%以?xún)热绻闹撇荒苓_到要求，則可能引起結構的失穩致坍塌。
3.1.2、剪重比是抗震設計中非常重要的參數
由于長(cháng)時(shí)間的作用下，地震影響系數下降的會(huì )較快，根據這種情況計算出來(lái)的水平地震作用下的結構效應可能偏小。對于長(cháng)周期的結構，地震動(dòng)態(tài)作用下的地面加速和位移會(huì )對結構具有更大的破壞作用，如果剪重比<0.02，結構的剛度就可以滿(mǎn)足水平位移限制的要求，但卻不能達到結構整體穩定的條件，設計人員要在設計過(guò)程中綜合的考慮剛重比和剪重比的合理取值。
3.1.3、內力組合的設計
內力組合是土木工程結構承載力抗震設計的要點(diǎn)，它要求在調整承載力抗震系數的基礎上設計。工程結構抗震設計要求材料強度的設計值應大于沒(méi)有考慮抗震要求時(shí)的材料強度設計值。如果采用非抗震設計的材料強度設計值進(jìn)行計算，則抗震設計需要對承載力抗震的系數進(jìn)行調整。通過(guò)綜合受彎梁、偏壓柱、受剪等的系數調整，提高結構的承載能力。
3.1.4、板設計和配筋
板設計和配筋的結構設計，要分析板長(cháng)邊和短邊的長(cháng)度。如果長(cháng)度差距<2mm，則適合采用雙向板計算的方式設計；如果兩者的長(cháng)度差距在 2～3mm 之間，則適合沿著(zhù)短邊的受力單向板進(jìn)行計算，并將足夠的構造鋼筋布置在長(cháng)邊位置。根據工程結構板的具體大小，可按照彈性的方法計算。對于連續雙向板跨中的最大彎矩計算，要求根據荷載分布的具體情況，對滿(mǎn)布荷載進(jìn)行分解和間隔進(jìn)行布置。
3.2、結構體系選型的設計方案和優(yōu)化
結構體系選型的優(yōu)化可以在項目建設方案確定的過(guò)程中引入，這樣可以避免建筑方案在結構方面的不合理，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力構件所在的位置。
3.3、剪力墻下布樁
當建筑的結構為剪力墻或框剪結構時(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件，所以要沿著(zhù)剪力墻下全長(cháng)布樁，樁的中心線(xiàn)要和剪力墻的中心線(xiàn)重合，布置雙排樁時(shí)，樁的承臺要具有足夠的剛度，并應作承臺的抗彎和沖剪驗算。
當布樁僅按照豎向荷載作用進(jìn)行時(shí)，要對彎矩作用下的承臺底部邊樁的反力進(jìn)行驗算。尤其是框剪結構的剪力墻和剪力墻結構核心筒底部彎矩及剪力對基礎承載力的影響較大，不能遺漏。對于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結構等彎矩較大的承臺底部樁基要驗算其是否存在向上的抗拔力。
3.4、注重地基的設計
地基在建筑工程中占據著(zhù)重要地位，它是整個(gè)建筑的基石。每個(gè)設計人員必須重視地基的設計，只有完成地基的設計后，才可實(shí)現后面的設計任務(wù)。地基的設計需要考慮多種因素，其中包括施工條件、水位、地質(zhì)情況、溫度等。通常情況下，施工人員對了解相鄰建筑的地基情況并標高，明確其具體位置，確保施工的安全性與工程質(zhì)量。
四、結束語(yǔ)
土木建筑工程結構的安全設計事關(guān)重大，關(guān)系著(zhù)工程的質(zhì)量和使用壽命，因此要加強設計的重視，保證工程的施工質(zhì)量。要想獲得施工質(zhì)量的保證，要想得到工程設計的安全，土木建筑工程結構方面的設計是重中之重，它是整個(gè)建筑過(guò)程中最重要的環(huán)節，不僅關(guān)系著(zhù)建筑水平的高低，還關(guān)系著(zhù)人們生命財產(chǎn)的安全和國家基礎事業(yè)的發(fā)展。
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