土木工程結構設計的控制措施

文/ 林孝和、程寬、陳洪、宋永帥 中國聯合工程公司 浙江杭州 310052

結構設計是土木工程施工設計中的一道關鍵工序，一直以來都倍受重視。但是實際工作中由于諸多因素影響，土木工程結構設計或多或少的有一些問題，如混凝土干縮開裂、鋼筋倒伏、柱體和墻體連接混亂等，不僅降低設計本身質量，也影響后續施工操作，為此要加強結構設計控制，減少甚至杜絕設計缺陷，為土木工程施工提供科學可靠的依據。

1、土木工程結構設計中的常見質量問題

1.1 樓板問題

就目前而言，樓板問題主要有混凝土干縮開裂和支座負鋼筋倒伏等[1]。第一，混凝土干縮開裂。工程樓板混凝土澆筑后，短期內出現龜裂問題，溫差較大地區這種問題更為明顯。之所以出現這種問題，除了人為因素外，更多的是混凝土配合比設計不合理，降低了樓板結構剛度，增加了結構撓度。另外，混凝土坍落度設計不當也是造成混凝土結構開裂的一個重要原因。第二，支座負鋼筋倒伏。樓板鋼筋綁扎后，沒有進行隱蔽工程驗收就進行混凝土澆筑振搗，造成支座負鋼筋出現倒伏情況。究其原因，除了因為沒認真落實質量驗收工作外，還在于支座負彎矩支撐設計不符合要求，致使支座負彎矩沒有鋼筋支撐，造成支座板面出現質量問題。

1.2 柱體、墻體連接混亂

在土木工程結構平面布置比較復雜情況下，經常出現多方向柱網相連情況。如，根柱與周圍各柱之間的連接設計采用框架梁連接方式，造成很多梁交匯在一個柱上，給節點區鋼筋綁扎錨固、混凝土澆筑振搗等造成不便，影響工程進度。

1.3 施工設計圖和電算的計算簡圖不相符

在這一方面，主要問題表現有剪力墻長度、厚度及開洞大小，以及門窗開洞大小、框架高度等計算結果與施工設計圖中的具體數值不相符。這些問題發生的主要原因是結構設計過早，與其他專業設計之間缺乏溝通、協調，造成具體設計有偏差。此外，施工圖紙審核不到位也是一個重要因素。由于對圖紙審核工作不夠重視，造成了配合錯誤、配筋失真等，所以要加強圖紙審核。

1.4 剪力墻設計不合理

由于設計人員工作經驗不足，剪力墻下未進行布樁設計，一定程度上影響了剪力墻結構的承載力，不能滿足抗震、抗剪設計要求。對此，要求注重剪力墻設計。

2、土木工程結構設計問題控制措施

2.1 注重圖紙審核

在土木工程結構設計工作中，相關圖紙設計完工后，設計人員要聯合其他各方共同審核圖紙，對施工圖紙的可行性、合理性進行全面審查，待確認符合建設標準，沒有設計缺陷后方能用于土木工程施工[2]。與此同時，進行土木工程結構設計時，主體結構設計人員要加強與其他專業設計人員之間的溝通，就同一個問題展開充分探討，以得到最佳的設計方案，避免重復設計或設計不一致。

2.2 確定土木工程整體結構的科學性

為了提高土木工程結構設計質量，對鋼重比、剪重比、內力組合、板設計和配筋等進行全面檢測，確定工程結構的科學性。

第一，鋼重比。鋼重比是工程結構與重力荷載之間的比，對工程結構整體穩定性和重力二階效應有著重大影響。設計時，要對鋼重比進行嚴格控制，避免二階效應超過20%，否則將造成結構失穩。

第二，剪重比。對于一些長周期的結構，受地震動態作用影響，地面位移對結構的破壞力較大。一般情況下，如果剪重比小于0.02，結構剛度是可以滿足水平位移限制要求的，如果不能達到這樣的剪重比設計要求，就無法滿足土木工程結構整體穩定條件，所以設計人員要準確確定土木工程結構的剪重比。

第三，內力組合。在土木工程結構承載力抗震設計中，內力組合是一個要點，要求在結構抗震系數基礎上加以分析確定。對結構內力組合進行設計時，要綜合考慮受彎梁、偏壓柱和受剪等系數，通過各個系數的合理調整來建立安全的內力組合，調高土木工程結構的承載力。

第四，板設計和配筋。進行工程結構設計時，對板的長邊、短邊的長度進行精確控制，并根據它們之間的長度差大小選擇適合的計算方式。當長邊與短邊之間的長度之比小于2時，應采用雙向板計算方式；當長邊與短邊之間的長度之比大于3時，應采用受力單向板計算方式。然后，按照具體的設計方式和板的幾何尺寸，計算板的配筋，要確保配筋充足。

2.3 控制結構體系造型設計

具體設計時，引入結構體系造型優化設計理念，先確定土木工程結構體形，再計算柱網尺寸，以及抗側力構件位置，合理的確定土木工程結構體系造型，優化設計方案。為了達到較好的優化設計效果，可以利用建筑信息模型，通過建筑信息模型的協同設計、碰撞檢查等功能對工程結構體系造型進行優化設計[3]。特別是面對柱體、墻體連接混亂問題，可以通過建筑信息模型的碰撞檢查得以消除，能減少設計缺陷，優化設計方案。

2.4 優化設計剪力墻下布樁

在土木工程結構中，剪力墻除了承載豎向荷載外，還要承受地震水平力，為了滿足以上兩個方面要求，要在剪力墻下布樁，用以提升剪力墻的承載能力。剪力墻下布樁設計時，它的中心線要與剪力墻重合，做好設計成雙排樁，能明顯提升樁的剛度和強度。同時，對樁的抗彎和抗沖剪能力進行驗算，確定其能滿足抗震設計要求，否則加以調整。

結論：

綜上所述，本文針對土木工程結構設計中的主要問題提出了針對性的控制措施，有利于提高土木工程結構設計質量，減少設計缺陷，確保土木工程施工操作有序、高效，達到良好的經濟效益。當然，除了本文提及的措施外，還應選拔優秀、有經驗的設計人員擔任工程結構設計崗位，利用設計人員的專業性和經驗來控制土木工程設計工作，能更好的保證設計質量。

[1]蒼玉軍.土木工程結構設計的控制措施[J].科技創新與應用，2017，（13）：233.

[2]盧錦.土木工程結構設計存在的問題及設計措施[J].綠色環保建材，2016，（12）：45.

[3]王大力.土木工程結構設計的控制措施[J].四川水泥，2016，（11）：337.