土木工程结构设计中存在的问题及应对措施探讨_张峰.pdf

155土木工程结构完整性、稳定性和美观性是衡量土木工程项目质量和价值的重要指标，其还直接关系到企业的经济效益1。随着我国工程领域不断发展，土木工程行业进入繁荣发展时期，工程项目的规模和难度也不断加大，科学地制定工程项目设计方案对于确保工程项目安全性和质量有着重要意义。设计单位应总结设计方案中的不足，不断调整设计方法和完善设计方案内容，从而提升土木工程结构设计方案质量，保障工程项目质量。1 土木工程结构设计要点控制土木工程结构设计需要遵循一定的设计要点，这是确保设计方案合理性的前提。完整性、安全性和经济性是重要的设计原则，这些设计原则直接或间接影响着土木工程结构的安全和质量，如果在设计过程中忽视其中一个要点，可能对整个设计方案的效果产生影响，并带来不可预估的后果。本章主要结合这几个设计要点进行了分析和研究2。1.1 完整性完整性设计要点侧重于建筑整体结构控制，一是确保建筑整体外观具有一定的紧密性和层次性，建筑的结构能够通过稳定的连接方式形成牢固的整体，如果达不到完整性设计要点的基本要求，建筑的功能和价值可能无法更好地发挥。例如，建筑结构设计时应考虑到建筑所处位置、建筑周边环境和建筑主要功能等对建筑结构的影响，在确定建筑整体结构前将这些因素可能带来的影响结果总结，设计过程中尽可能避开相关影响因素，最大限度保障建筑结构稳定性3。与此同时，完整性设计要点也要求设计人员能够从建筑整体功能入手对建筑结构布局进行优化和调整，尽可能通过简单的建筑布局实现复杂的建筑功能，这样不仅能够节省建筑空间，而且也能提供建筑空间的利用率。此外，完整性设计要点也提出利用自然空间结构优化建筑结构布局，从而实现节能降耗。建筑整体性设计要点实际上对建筑结构的主要结构进行了规范，为建筑详细功能设计打下了基础。土木工程结构设计中存在的问题及应对措施探讨张峰太原市建筑设计研究院山西太原030024摘 要：土木工程结构设计中存在着结构完整性不足、工程基础参数误差较大、安全隐患问题突出等问题，这些问题不仅影响了土木工程施工安全，还影响了施工工程的质量。针对这些设计问题，设计单位应深入分析问题形成的原因，提出具有针对性的解决措施，从而保障土木工程施工安全和质量。基于此，本文研究了土木工程结构设计中存在的问题，提出了积极相关问题的措施，希望对我国土木工程行业的发展起到促进作用。关键词：土木工程；结构设计；工程设计DOI:10.12359/2023030521.2 安全性安全性原则是土木结构设计的首要前提，如果建筑结构存在安全风险，可能带来不可估量的影响和损失4。安全性设计要点的核心是满足工程力学极限值指标，建筑能够在极限指标范围内保持足够的稳定性。例如，在房屋建筑工程中，承重墙是支撑建筑重量的主要结构，在设计阶段必须确定承重墙上层建筑的整体质量和后续使用过程中可能增加的质量，确定最大承重指标后进行设计，并预留一定的承重空间。建筑结构安全性直接关系到建筑使用者及周边人群的生命健康安全，如果设计过程中忽视了相关安全指标，可能导致建筑的整体安全性降低，埋下一定的安全隐患。此外，安全性设计要点也要求设计人员能够充分考虑到建筑投入使用后可能面对的安全风险，如果这些安全风险要素出现，建筑能否保持足够的稳定性，如地震、火灾、台风等，虽然自然灾害发生的时间、地点和影响范围无法预测，但是也要确保建筑在一般自然灾害发生后依然保持足够的稳定性。1.3 经济性经济性设计要点关系到业主方和施工方的经济效果，如果设计过程中对成本投入控制不到位，可能影响到建筑的经济效益。在土木结构设计时，应充分考虑到应用不同技术需要投入的成本，例如施工周期长短、施工材料投入、施工人员成本等对经济效益的影响5。影响土木工程建筑经济效益的因素众多，如果在设计阶段缺乏综合思考，可能导致建筑施工成本增加，从而影响建筑的经济效益。经济性设计要点也要求设计人员能够思考使用相关施工技术过程中可能出现的技术性问题，这些问题可能对施工进度和质量产生影响，从而影响企业的经济效益。如果企业在土木工程施工中获得的经济效益不够理想，必然对企业的发展造成影响，而且施工单位可能因为成本投入过大出现违约的情况。此外，还需要考虑到工程项目后期维护成本投入问题，如果维护成本较高，也会对运营企业的经济效益产生影响，进而影响土木工程质量。土木工程1562 土木工程结构设计中存在的问题我国土木工程行业发展快速，各类大型的土木建筑不断出现在各地，从这些项目的施工情况来看，结构缺陷问题较为突出，许多项目由于结构问题出现设计方案变更的情况，导致施工进度和企业的经济效益受到影响。目前我国土木结构设计中主要存在问题有土木结构缺乏完整性、土木结构缺乏安全性和土木结构参数误差大等问题，这些问题对土木工程安全和质量产生了不利的影响。2.1 土木结构缺乏完整性土木结构完整性是反映建筑安全性的重要指标，如果土木结构完整性不足，可能对建筑安全性带来影响6。部分设计单位在设计土木结构时忽视了细微部分设计方案优化的重要性，从而导致土木结构完整性受到影响。例如，设计桩基结构时，忽视了桩基结构抗腐蚀性的重要性，未结合当地水温条件特点设计桩基结构，因此桩基在使用过程中受到腐蚀，从而增加了安全风险。控制土木结构完整性的前提条件是确保相关结构能够在特定的环境下保持足够的稳定性，如果其稳定性达不到基本安全等级要求，必然对整个项目的质量造成影响。还有一些设计单位在设计时未能考虑相关结构功能特点，忽视了次要功能。例如，挡土墙设计时，如果未设置排水孔或排水孔设置不当，不能有效滤除土中的水分，就会增加挡土墙的水平推力，对挡土墙的稳定性造成不利的影响。由此可见，完整性是土木结构设计的关键要素，如果完整性得不到满足，土木结构设计的效果将会受到影响，其对于土木工程行业的发展将会产生不利影响，同时可能影响建筑质量。2.2 土木结构缺乏安全性安全性问题一直都是影响土木行业发展的关键因素，目前很多设计方案都存在着安全风险。例如，设计房屋建筑结构时，对工程中结构极限能力的控制效果不够理想，未留出足够的拓展空间，导致房屋建筑的安全等级降低。安全性是土木建筑得以稳定运行的关键，如果相关结构的安全性得不到有效保障，建筑在投入使用后安全风险可能持续增大，严重时带来不良的社会影响。再如，一些设计人员在设计轻钢雨篷构件时对其受力特点的分析不够全面，未与主体结构可靠拉结，在长期的过载压力作用下轻钢雨篷等钢构件出现故障，起不到遮风挡雨的效果，带来了一定的安全风险。从既往的安全事故案例成因分析可以看出，很多安全事故都是由于设计阶段对于相关结构的安全性考虑不够到位，在土木建筑投入使用后，一些潜在的安全隐患不断升级，并演化为严重的安全事故。想要保障土木建筑结构安全性，必须在设计阶段全面考虑各种影响安全的因素，并不断优化设计方案，提升土木结构稳定性，并按规范要求进行检修维护，确保其能够安全稳定运行，使其更好地发挥自身作用。2.3 土木结构参数误差大结构参数误差是影响结构稳定性和安全性的主要因素，如果在设计过程中相关参数误差较大，施工工程安全和质量将会受到影响。部分设计单位在设计阶段未能得到严格准确的工程勘察数据，导致部分参数失真，设计阶段应用错误参数设计土木结构，从而导致土木结构质量受到影响。例如，建筑地下室结构设计时，勘察单位提供的抗浮设防水位不准确或仅提供勘察期间的稳定水位，抗浮设计时计算所得的数据偏差较大，设计时应用错误参数导致抗浮结果出现较大偏差，如果施工单位按照此设计方案开展施工，可能出现安全隐患。参数误差问题产生的另一个因素是设计人员未能结合施工项目所在区域的实际情况判断周边环境带来的影响，其制定的设计方案较为理想化，而实际施工过程中施工单位需要面对的不可控因素较多，所以施工作业的实际情况与设计方案存在一定的差异，导致施工安全性受到影响。3 土木工程结构设计方案优化措施土木工程行业的发展对于整个社会发展有着重要意义，为了进一步地推动土木工程行业发展，必须对土木结构设计中存在的不足进行优化和改善，从而进一步地保障设计施工作业的质量。设计单位应该结合常见的设计问题进行综合思考，了解和掌握土木结构设计问题形成的主要原因，通过多种针对性的解决措施解决相关问题，从而更好地确保设计方案的科学性。本章主要研究了土木工程结构设计方案优化的措施。3.1 引入先进技术保障结构完整性在土木结构设计方面，信息化设计软件的应用有着突出的效果。设计单位应引入信息化设计工具，利用信息化设计工具开展设计工作，从而提升土木结构的完整性。例如，使用CAD绘图工具，这种绘图工具在设计行业有着广泛的应用，利用计算机可以合理地调整参数，能够有效防止手绘方法计算错误导致设计结构缺陷。与此同时，利用BIM工具能够对设计方案进行建模，通过观察土木结构模型对设计方案中存在不足的地方进行修改，能够避免施工单位将存在缺陷的设计方案应用于施工作业中。与此同时，设计单位也应该收集和总结以往设计案例中出现质量问题的案例，分析设计方案的不足，在后续设计过程中尽可能避免相关问题出现。引入先进的设计技术能够有效地保障设计方案的完整性，避免设计缺陷问题对土木工程质量造成影响，从而保障土木工程质量。此外，设计人员也应该积极主动地学习国外先进的设计技术，应这些技术应用于国内土木工程设计工作中，不断提升土木结构设计的合理土木工程157性。引入先进的设计技术对于解决传统设计技术中存在的问题发挥着有效作用，因此设计单位应加大技术研发力度并不断学习一些先进的技术，全面确保设计土木结构设计的完整性。完整性原则是对土木设计工作的基本要求，如果完整性原则得不到体现，土木结构的安全和质量将会受到一定的影响，这也要求设计单位能够从土木结构稳定的结构入手进行分析和研究，对设计方案进行有效分析，在保障设计方案完整性的前提下应用设计方案施工，保障土木施工的质量。3.2 综合考虑土木结构的安全性安全性设计原则直接关系到土木工程项目安全性，因此必须加强安全设计管理工作。在安全性原则方面，必须从具体的设计角度入手，严格地控制各项设计要点。例如，设计桥梁桩基结构时，应考虑到桩基所处位置的水文变化情况、桩基的最大承重和自然环境变化等因素对其造成的影响，如果设计过程中忽视了某个因素，可能对桩基的安全性产生威胁。设计过程中也要考虑到土木结构后期维护管理内容，尽可能选择便于维护管理的结构，这不仅可以降低维护管理工作的难度，而且也能保障维护管理的效果。很多土木结构出现质量问题都是由于设计过程中对安全性要素考虑不够全面导致的，如未能考虑到工程项目后续投入使用后环境因素变化对其结构稳定性造成的影响，所以随着工程项目使用时间增加其安全性也受到了一定的影响。设计单位应重新认识安全性原则重要性，能够将所有影响土木结构安全性的要素考虑全面，并在设计过程中融入安全理念，有效地保障设计方案的安全性。此外，应用BIM工具可以对设计方案中存在安全隐患的内容进行分析，利用BIM系统演示功能可以模拟施工作业过程，如果设计方案存在安全隐患，演示系统能够将相关隐患清晰地展示出来，从而帮助设计人员优化和调整设计方案，确保设计方案的安全性。设计单位需不断地创新设计方法，充分地考虑各项影响因素对设计方案安全性的影响，从而更好地确保设计方案的安全性。3.3 强化设计人员管理优化工作管理工作也是影响土木结构设计质量的重要因素，针对目前设计人员技术性失误问题，必须通过管理工作进行控制。在管理方法优化方面，应该明确各项设计技术应用准则，并详细地记录各个设计过程，有效地保障设计工作的有效性。在管理制度方面，必须对设计人员失误行为提出具体的处罚措施，这是减少人员失误的关键一环，通过惩罚措施能够使技术人员更好地规范自己的行为。在管理体系建设方面，应通过现场技术管理和远程动态管理的方法实现对技术人员进行有效管理的目标。管理工作优化工作的开展也应立足于设计单位广泛存在的问题进行分析，制定更多有效的发展措施，使每一个设计环节都能在具体的管理体系支撑下得到有效控制7。此外，设计单位也可以建设线上管理体系，设计工作全部在线上完成，管理人员能够结合线上设计工作内容对设计工作存在问题的地方