彭索培
中国十九冶集团有限公司 四川省攀枝花市 617000
摘要：近几年来，我国的土木工程建筑行业整体规模和体量不断扩大，但是行业快速扩张加之管理体制还是粗放式的，土木工程建筑的各环节的质量管理暴露了很多问题。本文以土木工程建筑结构设计环节为研究视角，分析了当前设计单位在进行工程项目结构设计时存在的问题，并相应的提出了针对性的优化措施，对于提高整个行业的设计水平有着重要的理论和实践意义。
关键词：土木工程；建筑结构；设计优化
引言
进入20世纪以来，土木工程建筑的规模逐渐发展壮大，尤其是随着国民经济的提高，我国人均可支配收入上了很大一个台阶，国家也陆续出台相关的政策规范和改善居民住宅条件。而且对于土木工程建筑的质量舒适性及生态环保性也提出了新的要求。所以必须要从项目最初始的设计环节进行这些指标的管控，因为设计环节对于后续整个工程的建设起到提纲挈领性的作用，通过结构设计的优化可以很好的解决建筑载荷和空间性等问题，也后续的施工环节提供很好的保障作用。
1 土木工程建筑结构设计概述
1.1 土木工程建筑结构设计的重要性
土木工程建筑设计可以从整体的宏观角度对工程项目进行一个全局性的把握，可以对工程建筑的工程总量、投资成本、人力物力等情况有大概的预算，同时在设计环节不断的优化验证，尽可能的使工程项目的设计达到最优。同时结构设计对于目前很多的高层建筑是必不可少的一个环节，当楼层建筑设计层高越高时，所需要的钢筋、混凝土及钢结构等材料随之增加，主体墙体的承重载荷也必定增加，这时如果不对工程建筑的结构进行计算设计，后期盲目施工那么很有可能出现安全事故造成重大人员伤亡，给施工单位及社会造成不良影响。
1.2 土木工程建筑结构设计的内容
（1）土木工程专项的设计目录及具体的施工流程。工程主体结构设计、给排水设计、仪表电气等专项的分项设计必须要以可靠性、建筑的功能稳定性及安全性为前提，然后也要跟当地的施工环境相结合，尽量做到绿色施工。具体的设计流程是按照建筑方案设计、主体结构的设计、局部构件的设计、最后到施工蓝图的绘制，这些都是一环扣一环的设计流程。
（2）结构设计内容。结构设计时属于工程建筑设计的一个重要内容，主要包括的工作是对工程建筑的各结构构件的承载力进行计算校核，一定要保证建筑工程后期的使用可以满足正常的运行，同时也要结合当地的地质情况，对建筑物的抗震等级考虑在内，设计时需要考虑建筑结构应力的疲劳强度，保证该指在合理的数据区间内。
2 土木工程建筑结构设计存在的问题
2.1结构设计整体性不足
目前，相当一部分的设计单位在进行土木工程建筑结构设计时没有很好的把握整体性的设计原则，没有结合具体工程建筑中的各分布构建进行协调统一的设计。主要就是因为在设计过程中如土建、钢结构等分项分属于设计单位的不同部门，在进行设计时，各部门没有很好的进行沟通，导致设计过程中出现冲突矛盾，一旦投入到施工环节中将会造成很大损失。同时在结构设计中有时候没有考虑建筑主体自身和周围的地质水文环境等是否匹配，有时候施工过程中可能会对周围的环境造成污染，这些都是在结构设计整体性方面可能加以考量来避免不利因素的出现影响施工质量和进度。
2.2 承重载荷设计不科学
在项目结构中，所有物体的荷载都是由承重柱来接受，承重柱的截面的面积会反应了它的承受能力。但是，在项目设计的环节中，一些设计工作人员减小了荷载柱的截面积以降低成本，增加了梁与柱之间的线性刚度比，从而导致建筑结构中存在严重的安全隐患。同时建筑物的荷载设计偏小，很容易使梁截面上的应力集中在压缩区内，从而在梁体内产生裂缝，从而影响建筑物整体结构的稳定性和安全性。
3 案例分析-土木工程建筑结构设计缺陷引发的事故
2020年3月7日晚,作为新冠肺炎接触者隔离点的福建泉州市鲤城区南环路欣佳酒店发生楼体坍塌事故,71人被困,房主接到现场施工人员电话称,在进行作业的一楼房屋一根柱子发生变形。三四分钟后,楼体整体坍塌。改时间造成了重大的人员伤亡引起了社会重大关注。
经事故全面调查，在设计过程中，钢结构框架没有设置“剪力撑”,当然,也就没有“剪力撑”加筋件了。从事后倒塌的照片看,改造后的钢结构也没有增加“剪力撑”和“剪力撑”加筋件。因为没有“剪力撑”,结构纵向(弱轴方向)几乎接近多米诺骨牌,所以极易发生钢柱失稳的突然倒塌破坏。任何偶然不利情况都可能触发倒塌,比如地震、大风、野蛮装修等,甚至无任何触发条件的突然倒塌。钢柱计算长度、荷载均比正常设计超出数倍,再有窄翼缘的弱轴方向截面惯性矩很小,所以一定是钢结构柱的失稳造成的建筑的突然倒塌。
4 土木工程建筑结构设计优化策略
4.1 优化整体土木工程建筑结构设计
在土木工程建筑结构设计的开始阶段，也就是设计建筑方案的阶段，就可以通过建筑自身具有的结构体系、功能以及承受力等概念以及判断力，为建筑工程师提供开拓各项使用功能以及形象功能的依据。在设计土木工程建筑结构的过程中，应该确保其设计的理想型结构具有整体协调性，以此确保其能够与后续的建筑结构相适应，尤其所牵涉的通暖、给排水以及采光系统等，这些都需要在设土木工程建筑结构时进行协调处理，对整体的结构设计进行优化。
4.2 重视图纸设计
在土木工程建筑项目中，无论是工程的招投标还是具体的施工都是依据设计单位出具的蓝图为准，招投标过程中可以根据图纸进行工程量及材料的统计，以此来核算整个工程的造价成本。尤其在施工过程中，施工单位都是更加图纸上的施工标准及施工方法进行点对点的施工，这也是整个工程质量的保证。但是在图纸的设计过程中，设计单位没有引起足够重视，对于结构设计中的设计图纸很多都是套用模板图例等，没有进行仔细的核对校核，甚至和设计说明书中的施工资料存在冲突，这样严重影响了后期土木工程建筑项目的有序推进，甚至会造成窝工等现象，额外的增加了施工单位及建设单位的成本。
4.3 完善土木工程建筑结构设计信息化
依托于信息技术的高效发展，建筑信息模型技术应运而生，该项技术能够给土木工程的设计提供方便快捷的设计方法。土木工程建筑结构设计中，合理应用模型还可达到减少修改工作量、提高修改准确性的双重效果。此处，以建筑工程中的钢结构设计为例展开分析，所创建的模型可以反映出各结构间的连接关系以及钢结构体系的稳定程度等方面的情况，设计人员根据模型做出判断，若存在钢构件冲突或是整体结构失稳等问题，则可以进行优化，并再次对全新的模型做出判断，按照此方式重复操作后逐步完善设计方案。
结语
当今建筑工程的各项施工技术在不断的创新改善，不再是以前的传统施工技术，所以作为设计单位也要与时俱进对主流的施工技术理念和方法融入到土木建筑工程的结构设计中。同时现在信息建筑模型技术高速发展，可以充分的通过BIM技术提高建筑结构设计的有效性和可视化程度，相关设计人员一定要提高业务知识和素养，促进整个设计环节科学合理。
参考文献
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