林孝和 程寬 陳洪 宋永帥

【摘要】土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接決定著土木工程施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)的安全性，必須確保設(shè)計(jì)工作符合要求。在這里，本文基于大量的土木工程實(shí)踐，對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了相應(yīng)的控制措施，以保證土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。

【關(guān)鍵詞】土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；干縮開裂；鋼筋倒伏；控制措施

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程施工設(shè)計(jì)中的一道關(guān)鍵工序，一直以來都倍受重視。但是實(shí)際工作中由于諸多因素影響，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)本身質(zhì)量，也影響后續(xù)施工操作，為此要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制，減少甚至杜絕設(shè)計(jì)缺陷，為土木工程施工提供科學(xué)可靠的依據(jù)。

1、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見質(zhì)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(fù)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(nèi)出現(xiàn)龜裂問題，溫差較大地區(qū)這種問題更為明顯。之所以出現(xiàn)這種問題，除了人為因素外，更多的是混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理，降低了樓板結(jié)構(gòu)剛度，增加了結(jié)構(gòu)撓度。另外，混凝土坍落度設(shè)計(jì)不當(dāng)也是造成混凝土結(jié)構(gòu)開裂的一個(gè)重要原因。第二，支座負(fù)鋼筋倒伏。樓板鋼筋綁扎后，沒有進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收就進(jìn)行混凝土澆筑振搗，造成支座負(fù)鋼筋出現(xiàn)倒伏情況。究其原因，除了因?yàn)闆]認(rèn)真落實(shí)質(zhì)量驗(yàn)收工作外，還在于支座負(fù)彎矩支撐設(shè)計(jì)不符合要求，致使支座負(fù)彎矩沒有鋼筋支撐，造成支座板面出現(xiàn)質(zhì)量問題。

1.2柱體、墻體連接混亂

在土木工程結(jié)構(gòu)平面布置比較復(fù)雜情況下，經(jīng)常出現(xiàn)多方向柱網(wǎng)相連情況。如，根柱與周圍各柱之間的連接設(shè)計(jì)采用框架梁連接方式，造成很多梁交匯在一個(gè)柱上，給節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋綁扎錨固、混凝土澆筑振搗等造成不便，影響工程進(jìn)度。

1.3施工設(shè)計(jì)圖和電算的計(jì)算簡圖不相符

在這一方面，主要問題表現(xiàn)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(jì)算結(jié)果與施工設(shè)計(jì)圖中的具體數(shù)值不相符。這些問題發(fā)生的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過早，與其他專業(yè)設(shè)計(jì)之間缺乏溝通、協(xié)調(diào)，造成具體設(shè)計(jì)有偏差。此外，施工圖紙審核不到位也是一個(gè)重要因素。由于對圖紙審核工作不夠重視，造成了配合錯(cuò)誤、配筋失真等，所以要加強(qiáng)圖紙審核。

1.4剪力墻設(shè)計(jì)不合理

由于設(shè)計(jì)人員工作經(jīng)驗(yàn)不足，剪力墻下未進(jìn)行布樁設(shè)計(jì)，一定程度上影響了剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力，不能滿足抗震、抗剪設(shè)計(jì)要求。對此，要求注重剪力墻設(shè)計(jì)。

2、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題控制措施

2.1注重圖紙審核

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完工后，設(shè)計(jì)人員要聯(lián)合其他各方共同審核圖紙，對施工圖紙的可行性、合理性進(jìn)行全面審查，待確認(rèn)符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，沒有設(shè)計(jì)缺陷后方能用于土木工程施工[2]。與此同時(shí)，進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)與其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員之間的溝通，就同一個(gè)問題展開充分探討，以得到最佳的設(shè)計(jì)方案，避免重復(fù)設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)不一致。

2.2確定土木工程整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性

為了提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，對鋼重比、剪重比、內(nèi)力組合、板設(shè)計(jì)和配筋等進(jìn)行全面檢測，確定工程結(jié)構(gòu)的科學(xué)性。

第一，鋼重比。鋼重比是工程結(jié)構(gòu)與重力荷載之間的比，對工程結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和重力二階效應(yīng)有著重大影響。設(shè)計(jì)時(shí)，要對鋼重比進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免二階效應(yīng)超過20%，否則將造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

第二，剪重比。對于一些長周期的結(jié)構(gòu)，受地震動(dòng)態(tài)作用影響，地面位移對結(jié)構(gòu)的破壞力較大。一般情況下，如果剪重比小于0.02，結(jié)構(gòu)剛度是可以滿足水平位移限制要求的，如果不能達(dá)到這樣的剪重比設(shè)計(jì)要求，就無法滿足土木工程結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定條件，所以設(shè)計(jì)人員要準(zhǔn)確確定土木工程結(jié)構(gòu)的剪重比。

第三，內(nèi)力組合。在土木工程結(jié)構(gòu)承載力抗震設(shè)計(jì)中，內(nèi)力組合是一個(gè)要點(diǎn)，要求在結(jié)構(gòu)抗震系數(shù)基礎(chǔ)上加以分析確定。對結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮受彎梁、偏壓柱和受剪等系數(shù)，通過各個(gè)系數(shù)的合理調(diào)整來建立安全的內(nèi)力組合，調(diào)高土木工程結(jié)構(gòu)的承載力。

第四，板設(shè)計(jì)和配筋。進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對板的長邊、短邊的長度進(jìn)行精確控制，并根據(jù)它們之間的長度差大小選擇適合的計(jì)算方式。當(dāng)長邊與短邊之間的長度之比小于2時(shí)，應(yīng)采用雙向板計(jì)算方式；當(dāng)長邊與短邊之間的長度之比大于3時(shí)，應(yīng)采用受力單向板計(jì)算方式。然后，按照具體的設(shè)計(jì)方式和板的幾何尺寸，計(jì)算板的配筋，要確保配筋充足。

2.3控制結(jié)構(gòu)體系造型設(shè)計(jì)

具體設(shè)計(jì)時(shí)，引入結(jié)構(gòu)體系造型優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，先確定土木工程結(jié)構(gòu)體形，再計(jì)算柱網(wǎng)尺寸，以及抗側(cè)力構(gòu)件位置，合理的確定土木工程結(jié)構(gòu)體系造型，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。為了達(dá)到較好的優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，可以利用建筑信息模型，通過建筑信息模型的協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查等功能對工程結(jié)構(gòu)體系造型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[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(shè)計(jì)缺陷，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2.4優(yōu)化設(shè)計(jì)剪力墻下布樁

在土木工程結(jié)構(gòu)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(gè)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(shè)計(jì)時(shí)，它的中心線要與剪力墻重合，做好設(shè)計(jì)成雙排樁，能明顯提升樁的剛度和強(qiáng)度。同時(shí)，對樁的抗彎和抗沖剪能力進(jìn)行驗(yàn)算，確定其能滿足抗震設(shè)計(jì)要求，否則加以調(diào)整。

結(jié)論：

綜上所述，本文針對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)缺陷，確保土木工程施工操作有序、高效，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，除了本文提及的措施外，還應(yīng)選拔優(yōu)秀、有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員擔(dān)任工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)崗位，利用設(shè)計(jì)人員的專業(yè)性和經(jīng)驗(yàn)來控制土木工程設(shè)計(jì)工作，能更好的保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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