肖凱峰

（黑龍江工商學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000 ）

0 引言

在此階段，人們對(duì)建筑物有更高的要求，包括建筑物的大小、功能、內(nèi)部設(shè)備和外觀。在要求質(zhì)量的同時(shí)，還應(yīng)確保經(jīng)濟(jì)利益的穩(wěn)定性。隨著科學(xué)技術(shù)和全球一體化的發(fā)展，新型的建筑技術(shù)和材料已被應(yīng)用到建筑項(xiàng)目中，并且已經(jīng)發(fā)揮了一定的作用。與傳統(tǒng)的土木建筑相比，現(xiàn)階段的建筑項(xiàng)目逐漸變得智能化。技術(shù)和自動(dòng)化的發(fā)展大大提高了建筑工作的效率，降低了投資成本，解決了施工過程中的問題。但是，與此同時(shí)，建筑市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也在逐步加劇。在這種環(huán)境下，人們對(duì)建筑物有新的要求，包括質(zhì)量，功能和外觀等，要求相關(guān)人員在施工前進(jìn)行勘測(cè)和設(shè)計(jì)，即對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如何滿足消費(fèi)者的需求，進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段研究的主要方向。

1 對(duì)土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的意義

工程設(shè)計(jì)優(yōu)化可以降低企業(yè)的投資成本，節(jié)約資金的投入。減少了多層建設(shè)采光不好等多方面的因素帶來的成本的投入。優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是降低成本的有效措施，可以提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)多層住宅和高層住宅的時(shí)候，建筑樓層越高，需要的建筑材料越多，隨著樓層的增加，墻體的承重和建筑主體的重量會(huì)不斷的增加，地基和墻面的承重力增加，所需要的水電管道和勞動(dòng)力都會(huì)相應(yīng)的增加。所以，在工程施工項(xiàng)目中，合理運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，可以為土木工程建設(shè)項(xiàng)目提供了更多的有效運(yùn)用率，也可以確保建筑工程的施工質(zhì)量達(dá)到的預(yù)定的狀態(tài)。也是提高了施工企業(yè)的利潤(rùn)，也為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了有效的措施。

2 當(dāng)前土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題分析

2.1 未能全面認(rèn)識(shí)到圖紙

在整個(gè)建筑施工環(huán)節(jié)中，圖紙起到了非常關(guān)鍵的作用。它是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工起著重要的指導(dǎo)性作用。如果沒有在前期正確合理的設(shè)計(jì)好圖紙，在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)節(jié)根本無法進(jìn)行，并且施工質(zhì)量也有可能會(huì)存在隱患。從一些項(xiàng)目來看，有的建設(shè)單位并沒有真正的認(rèn)識(shí)到這一環(huán)節(jié)的重要性，沒有正確的理解圖紙?jiān)谡麄€(gè)項(xiàng)目過程中的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性。所以，在工程進(jìn)入施工階段的時(shí)候，

無法根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際施工條件評(píng)估圖紙，因此很難以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行施工活動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，有很多設(shè)計(jì)師的綜合素質(zhì)有待提高，而缺乏工作經(jīng)驗(yàn)也造成了很多設(shè)計(jì)問題。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，將影響項(xiàng)目建設(shè)的發(fā)展，也將失去圖紙?jiān)O(shè)計(jì)指導(dǎo)的意義[1]。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的環(huán)節(jié)不科學(xué)合理

有的施工企業(yè)設(shè)計(jì)師在整個(gè)圖紙的設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)師沒有充分的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，只是憑書本知識(shí)來設(shè)計(jì)，并沒有了解到現(xiàn)場(chǎng)施工中的一些繁瑣細(xì)節(jié)，和施工人員的專業(yè)水平不足。設(shè)計(jì)的圖紙需要和現(xiàn)場(chǎng)的情況相結(jié)合。所以需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性，并應(yīng)合理使用多種資源以提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性。土木工程結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)要求相對(duì)來說較高，設(shè)計(jì)圖紙的不合理就會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)施工中一點(diǎn)點(diǎn)體現(xiàn)出來，會(huì)造成施工不順利。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，必須合理的預(yù)估項(xiàng)目結(jié)構(gòu)各環(huán)節(jié)的實(shí)際情況。但是，由于設(shè)計(jì)人員無法控制整體結(jié)構(gòu)，因此出現(xiàn)了許多偏差，從而導(dǎo)致許多施工問題。

2.3 整體性比較差

隨著土木工程施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)完整性差的問題尤為突出。不能夠全面的進(jìn)行土木工程建筑分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了分散的問題。因此制定了不同的區(qū)域設(shè)計(jì)計(jì)劃。主要現(xiàn)象是土木工程被排除在工程之外，土木工程建筑結(jié)構(gòu)的整體形狀不牢固，不僅會(huì)造成結(jié)構(gòu)本身各個(gè)部位的缺陷，而且還會(huì)造成一般建筑之間的不一致。導(dǎo)致土木工程和周圍建筑物環(huán)境不協(xié)調(diào)，這會(huì)降低居住者的幸福感，并導(dǎo)致土木工程建筑物無法長(zhǎng)期發(fā)展。此外，這些問題還可能導(dǎo)致不利影響，例如環(huán)境污染，文化破壞和能源浪費(fèi)[2]。

2.4 細(xì)節(jié)不完善

目前，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開發(fā)中優(yōu)先考慮的是建筑物主體部分，對(duì)于細(xì)節(jié)尚未得到足夠的重視。因此，在建筑施工過程中會(huì)產(chǎn)生許多建筑風(fēng)險(xiǎn)和危機(jī)。例如嵌入組件的問題，區(qū)域分隔結(jié)構(gòu)的平衡差，建筑空間內(nèi)部保留的問題等，都是設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)缺陷。由這些細(xì)節(jié)引起的威脅是眾所周知的，它可能導(dǎo)致建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化并影響其他工程施工，降低了建筑物的整體質(zhì)量和效果。使建筑物的整體質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期使用狀態(tài)，導(dǎo)致其耐久性下降。嵌入式組件的問題是土木工程建筑結(jié)構(gòu)中嵌入式組件的設(shè)計(jì)不平衡，從而導(dǎo)致建筑物內(nèi)部發(fā)生變化，從而影響整體質(zhì)量和有效使用[3]。

2.5 承重柱的截面設(shè)計(jì)不科學(xué)

在項(xiàng)目結(jié)構(gòu)中，所有物體的荷載都是由承重柱來接受，承重柱的截面的面積會(huì)反應(yīng)了它的承受能力。但是，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，一些設(shè)計(jì)工作人員減小了荷載柱的截面積以降低成本，增加了梁與柱之間的線性剛度比，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中存在嚴(yán)重的安全隱患。

2.6 橫挑梁的荷載設(shè)計(jì)偏小

在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，許多設(shè)計(jì)人員通常會(huì)著重關(guān)注挑梁的強(qiáng)度，但忽略挑梁的強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致梁設(shè)計(jì)較小。這是因?yàn)闅んw結(jié)構(gòu)的承重作用力是垂直的，因此在設(shè)計(jì)過程中評(píng)估其撓度更有意義。建筑物的荷載設(shè)計(jì)偏小，很容易使梁截面上的應(yīng)力集中在壓縮區(qū)內(nèi)，從而在梁體內(nèi)產(chǎn)生裂縫，從而影響建筑物整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性[4]。

3 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施探析

3.1 準(zhǔn)確計(jì)算出房屋建筑結(jié)構(gòu)

地基的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致地基的安全性能欠缺。首先，業(yè)主應(yīng)強(qiáng)制要求建設(shè)單位按照有關(guān)規(guī)定對(duì)房屋建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行地質(zhì)勘查，要知道更準(zhǔn)確的勘查數(shù)據(jù)。然后，設(shè)計(jì)師在知道了地基基礎(chǔ)信息后，要嚴(yán)格按照科學(xué)計(jì)算方法準(zhǔn)確計(jì)算項(xiàng)目結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的承載力。但是，應(yīng)該注意的是，在使用地面替換墊設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要更改地面替換層的厚度。保證科學(xué)計(jì)算后的數(shù)據(jù)得承重力的準(zhǔn)確性、可行性、可靠性和安全性。最后在計(jì)算項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的承重力時(shí)，在最大程度上確保整體項(xiàng)目的安全[5]。

3.2 科學(xué)設(shè)計(jì)承重柱截面

建筑物的整體承重力最重要的就是承重柱，所以在建設(shè)單位設(shè)計(jì)的過程中，必須合理的設(shè)計(jì)截面。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確計(jì)算承重柱的受力情況，并要按規(guī)定減少承重。最后確定承重柱的受重力。對(duì)于承重柱，隨著橫截面積的增加，它將增加添加物的承載能力，但也會(huì)增加整體結(jié)構(gòu)重量，這不僅增加了建造成本，而且還對(duì)設(shè)計(jì)師的綜合素質(zhì)水平要求達(dá)標(biāo)。因此，在設(shè)計(jì)承重柱截面時(shí)，要在保證項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)安全性能的基礎(chǔ)上考慮因此而發(fā)生的相關(guān)成本[6]。

3.3 合理設(shè)計(jì)挑梁承重

由于挑梁在結(jié)構(gòu)中是非常重要的，其工作狀態(tài)的也是相對(duì)復(fù)雜的。因此要設(shè)計(jì)必須規(guī)范合理，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)具有足夠的安全度。對(duì)挑梁加固可以有效保證工程質(zhì)量。如外包碳纖維加固，碳纖維加固技術(shù)是近幾年興起的建筑領(lǐng)域的新型技術(shù)。碳纖維加固方法與外包鋼類似，它比外包鋼更加簡(jiǎn)便，而且方便運(yùn)輸，外在的環(huán)境因素對(duì)它幾乎不會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。不過從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來說，它比外包鋼成本略高一些。

3.4 驗(yàn)證每個(gè)參數(shù)的含義

土木工程施工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作與參數(shù)密切相關(guān)。有時(shí)看似微不足道的參數(shù)可能會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。此外，在建筑行業(yè)中很難確定某些專業(yè)術(shù)語(yǔ)。如果建筑結(jié)構(gòu)的建筑師沒有正確地進(jìn)行工作并且不認(rèn)真理解每個(gè)參數(shù)背后的含義，那么很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量低的問題，這會(huì)大大增加設(shè)計(jì)成本。從理論上講，每個(gè)參數(shù)都沒有明確的界限，但是在建筑工程設(shè)計(jì)的特定環(huán)節(jié)中，每個(gè)參數(shù)必須定義實(shí)際和有效的定義，以避免重復(fù)設(shè)計(jì)。

3.5 加強(qiáng)溝通和交流

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作之前，土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)與投資者進(jìn)行有效的溝通和交流。在與投資者進(jìn)行具體溝通的過程中，我們必須弄清設(shè)計(jì)方向，掌握建設(shè)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求，最大程度地滿足客戶需求。同時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)主動(dòng)向投資者詢問其聯(lián)系方式。當(dāng)建設(shè)項(xiàng)目發(fā)生重大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)征詢他們的意見，以免對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)造成盲目性。設(shè)計(jì)人員必須充分了解該建筑項(xiàng)目的基礎(chǔ)，在此之前必須了解該區(qū)域的基本用途，并了解整個(gè)建筑工地的地面條件。設(shè)計(jì)師是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人。為了最大程度地發(fā)揮工作潛力，設(shè)計(jì)師應(yīng)定期召開不同建筑部門的會(huì)議，闡明不同部門的不同工作職責(zé)，并確定部門之間的工作。避免重復(fù)工作內(nèi)容，并盡可能提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率[7]。

3.6 抗震設(shè)計(jì)中的優(yōu)化

在民用建筑抗震設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意設(shè)計(jì)過程中計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以確保承重柱的截面面積達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，在施工前必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)應(yīng)力測(cè)試，以確保它可以承受一定量的外界作用力。其次，在設(shè)計(jì)過程中，必須保證立柱，剪力墻和立柱之間保持一定的平衡，在設(shè)計(jì)過程中避免過強(qiáng)的剛度，并具有一定的能力?？梢愿鶕?jù)外力調(diào)整自身的承載能力，有效保護(hù)剪力墻，提高建筑物本身的抗震能力。另外，應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗震等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，由于環(huán)境工程和外力的影響，一般來說，地震等級(jí)要高于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，以確保建筑物的適用性，還要保證相應(yīng)的易用性和承載能力，要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中注意與鋼筋的結(jié)構(gòu)比以及鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生的作用力，以便確保抗震安全的有效性[8]。

3.7 合理應(yīng)用信息模型技術(shù)

3.7.1 縮短工期

可以通過加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作、改善傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式、實(shí)現(xiàn)場(chǎng)外預(yù)制、縮短訂貨至交貨之間的空白時(shí)間,這樣大大的縮短了工期；

3.7.2 更加可靠與準(zhǔn)確的項(xiàng)目預(yù)算

基于信息化技術(shù)的合理應(yīng)用可以使預(yù)算更加準(zhǔn)確、且節(jié)省了大量時(shí)間；

3.7.3 提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本

由于利用信息模型技術(shù)可大大加強(qiáng)各參與方的協(xié)作與信息交流的有效性，可以在短時(shí)間減少了返工的次數(shù)，信息技術(shù)模型參數(shù)模型作為施工文件，有效地提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了生產(chǎn)成本;

3.7.4 高性能的項(xiàng)目結(jié)果

信息模型技術(shù)所輸出的可視化效果可以為業(yè)主提供了一個(gè)更直觀的視角和平臺(tái)，南昌且利用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)能耗與可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)，為提高建筑物性能提供了必要的技術(shù)手段；

3.7.5 有助于項(xiàng)目的創(chuàng)新性與先進(jìn)性

信息模型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)項(xiàng)目管理模式的優(yōu)化，如一體化項(xiàng)目管理模式下，各參與方早期參與設(shè)計(jì)模式有利于吸取先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目創(chuàng)新性；

3.7.6 方便設(shè)備管理與維護(hù)

利用信息模型技術(shù)可直觀的看到竣工模型，更直接的看到最終的效果，而且它還可以作為設(shè)備管理與維護(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)人員可以從不同的角度入手，全面提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，合理應(yīng)用信息建筑模型技術(shù)的發(fā)展可以顯著提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，并提高質(zhì)量、效率和完整性。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的顯著改進(jìn)，同時(shí)還能夠最大程度地減少和控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的可能性，從而減輕了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)工作量。此外，信息模型技術(shù)開發(fā)的合理應(yīng)用可以更好地滿足建筑結(jié)構(gòu)及時(shí)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，這需設(shè)計(jì)師具有扎實(shí)的技術(shù)應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)素質(zhì)。未來，我們需要高度重視人才的培養(yǎng)，以便最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期增長(zhǎng)[9]。