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【摘 要】 土木工程结构的安全性与结构设计息息相关，目前大多数土木工程结构存在很多的质量通病。本文主要对土木工程结构设计中存在的问题进行分析，并提出行之有效的措施加以控制，从而保证土木工程结构的安全性与耐久性。
【关键词】 土木工程；结构设计；问题；对策
引言：
随着社会经济的发展，我国建筑行业发展迅速，建筑设计也得到很大的提高，但建筑结构设计中还是存在一些问题需要我们去注意并及时去解决，只有不断纠正和解决结构设计中的问题才能保证建筑结构的稳定性，确保建筑工程质量。这样才能使结构设计既安全又经济合理。
一、土木工程結构设计中存在的问题
（一）工程设计规范的安全设置水准偏低
针对土建结构工程的设计而言，结构的安全性主要表现在结构构件承载能力的安全系数范围的定位、安全性、结构工程的耐久性和结构工程的整体牢固性等多个方面。我国土建结构工程的设计规范的安全设计和设置标准，与国外同类规范总体上相比要低。这导致在工程施工中难以根据实际的地区施工，是导致施工质量低的根源。
（二）构造柱和承重柱的区分问题
土木工程砖混结构建筑的构造柱与圈梁配合设计，能够对避免墙体裂缝产生的较好效果，是提高房屋建筑抗震水平的良好措施。实际上，设计人员对构造柱与承重柱的概念有所混乱，将构造柱的设计方法直接套用到承重柱设计当中，当在需要设置大空间房间的工程中，构造柱支撑着横梁，这时构造柱就起着抗震与承重的双重作用，（如图1）这种构造柱的设计与基础处理和普通的构造柱有很大的差别。所以，这种支撑横梁的构造柱需要考虑上部横梁荷载的大小来确定其是按照构造柱还是承重柱来考虑。此外，为了方便分析承重柱受力，将其截面面积设计得太小。这样在外力的作用下，梁体与柱体就会发生开裂问题。
（三）结构设计牢固性差
土木工程的结构是否牢固直接关系到工程的安全性水平。当前，土木工程的牢固性问题已成为工程结构常见的质量隐患。虽然局部结构的损坏不会对整体结构造成影响，然而一旦发生火灾、爆炸事故或者地震，将是对结构的冗余度设计、延性设计的非常大的考验。例如地基结构设计未考虑到地质承载能力等情况，对于设计的不足的论证，自然很难确保外力作用下工程结构的完好无事。当前我国许多土木工程在结构设计上并不完善，给土木工程建筑物的损坏、坍塌等重大伤亡事故埋下了隐患。如汶川地震时，大范围的房屋倒塌。这也从侧面说明了结构牢固性的重要性。
（四）土建结构工程的安全耐久性差、正确使用和维护意识比较差
我国土建结构的设计和施工规范中，将土建结构工程耐久性的关键点放在不同荷载作用下的结构强度要求上，然而对环境因素的作用（例如冻融、干湿等大气侵蚀与工程周围土、水中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求就考虑的比较少或几乎不考虑，同时在许多方面没有精细的规范。而混凝土结构由于混凝土腐蚀或钢筋锈蚀造成的结构安全事故或降低土建结构的使用寿命的问题非常普遍，不但是设计单位忽略了其严重性，而且对其使用者也没有充足的认识，其严重程度与普遍性已远远超过由于结构构件承载力安全水准而设置偏低所造成的危害。
（五）忽略环境影响因素
土木工程设计除了需要考虑安全性与耐久性问题，还需要综合湿度、温度、化学腐蚀、水土酸碱度等环境因素，然而在实际的设计工作中，环境是往往被忽略的因素，然而这些因素对钢筋与混凝土又具有较大的负面影响。不仅不利于工程结构的安全性与耐久性的保持，也存在较大的安全隐患。
二、加强土木工程结构设计安全性与耐久性的对策
（一）结构设计方案的确定
以某楼房土木工程的结构设计为例，结构设计方案的内容包含选择框架结构、布置基础、结构措施等，下面为详细方案内容：（1）框架结构组成包括梁、柱构件，采用节点将构件之间进行连接，来承担水平荷载与竖向荷载的能力。假如是多层建筑，还需要对水平风荷载的因素进行考虑。此外，框架结构要选择由钢筋混凝土梁、柱等杆件刚接的体系，来达到承载、抗震等需求；（2）布置基础应该对工程现场的施工条件、地质条件、水文条件等进行考虑。假如层数偏少，也就表示上部结构荷载力低，可以选择独立基础的结构模式。若层数偏多，那么就需要采取综合基础的结构模式；（3）结构措施要按照土木工程的抗震设计规范需求，通过对地震作用的计算，一定要采用的抗震措施。例如在相同的标高位置上，同一结构单位的基础。或者梁柱采取整体浇筑的形式，选择尺寸适宜的配筋等构件。
（二）内力组合的设计
土木工程结构承载力抗震设计的要点是内力组合，它要求在调整承载力抗震系数的前提下进行设计。工程结构抗震设计要求材料强度的设计值与未考虑抗震要求时的材料强度设计值相比要大。假如采取非抗震设计的材料强度设计值来计算，则抗震设计应该调整承载力抗震的系数。经过综合调整偏压柱、受弯梁、受剪等的系数，使结构的承载能力得以提高。
（三）构件截面尺寸的确定
土木工程需要严格控制截面尺寸的构件，其主要有柱尺寸、梁尺寸、板尺寸三种，具体确定方法如下：（1）柱尺寸。土木工程的结构主体柱截面一般都相同，因此可以估算中柱的截面尺寸，然后估算出整个结构恒荷载的标准值、活荷载标准值，混凝土轴心抗压强度的设计值和柱轴力的设计值等；（2）梁尺寸。以柱距为标杆。如果柱距相同，则表示边跨梁、中跨梁、边柱联系梁、中柱联系梁等的截面尺寸一致；（3）板尺寸。需要考虑限制板的挠度、裂缝宽度等因素，并考虑铺设在板内管线对板的影响。
（四）板设计与配筋
板设计与配筋的结构设计，要对板短边与长边的长度进行分析。若长度比值小于3却大于2时，那么适宜采取双向板计算的形式进行设计；若两者的长度比值在2与3之间时，那么能够根据沿短边方向的单向板进行计算，同时把充足的构造钢筋布置在长边位置。按照工程结构板的实际大小，可根据弹性的方式计算。针对计算连续双向板跨中的最大弯矩，要求按照荷载分布的实际情况，对满布荷载进行分解与间隔进行布置。一般是固定格板在支承中间柱的位置上，再按照具体的支承状况，得出各个区域格板的弯矩。最后把各个区域格板的弯矩进行叠加，就可以获得跨中的最大弯矩。
（五）控制转换层模板的侧压力
转换层浇筑混凝土的时候，可使用内部振捣器。除了要保证模板具备一定程度的承载力，还需要尽可能加强模板的刚度。浇筑混凝土以后发生的作用力能够作用于模板最大的侧压力，能够经过下列的计算公式：得出。其中，F指的是新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力，单位是kN/m2；γc指的是新浇筑混凝土发生重力的密度大小，单位是kN/m2；t0指的是按照实际测试所明确的新浇筑混凝土初凝时间，单位是h。如果试验资料不能明确初凝时间，那么可使用下列公式t0=200/（T+15）得出初凝时间。其中T指的是新浇筑混凝土的温度；H指的是从计算混凝土侧压力的位置开始到新浇筑混凝土最顶面之间的高度，单位是m；V指的是混凝土浇筑的基本速度，单位是m/h。使用插入式振捣器浇筑混凝土，其浇筑的速度通常在6m/h以内；β1指的是外加剂添加入混凝土以后影响的修正系数。假如未添加外加剂，系数是1.0；若有添加外加剂，混凝土可受到缓凝作用，系数是1.2；β2指的是混凝土发生坍落以后所影响的修正系数。若塌落度在30mm以下，修正系数是0.85；若坍落度在50～90mm之间，修正系数是1.0；若坍落度在110～150mm之间，修正系数是1.15。
三、结束语
土木工程的结构是否牢固，直接关系到工程的安全性水平与使用寿命。因此，要对土木工程结构设计加以重视，确保工程整体质量。
参考文献：
[1]胡可.浅谈土木工程中钢筋混凝土结构设计的相关问题[J].大科技，2012（01）.
[2]吴毅宽.建筑结构设计基本原则及合理设计方案分析[J].建材与装饰（上旬刊），2013（01）.
【关键词】 土木工程；结构设计；问题；对策
引言：
随着社会经济的发展，我国建筑行业发展迅速，建筑设计也得到很大的提高，但建筑结构设计中还是存在一些问题需要我们去注意并及时去解决，只有不断纠正和解决结构设计中的问题才能保证建筑结构的稳定性，确保建筑工程质量。这样才能使结构设计既安全又经济合理。
一、土木工程結构设计中存在的问题
（一）工程设计规范的安全设置水准偏低
针对土建结构工程的设计而言，结构的安全性主要表现在结构构件承载能力的安全系数范围的定位、安全性、结构工程的耐久性和结构工程的整体牢固性等多个方面。我国土建结构工程的设计规范的安全设计和设置标准，与国外同类规范总体上相比要低。这导致在工程施工中难以根据实际的地区施工，是导致施工质量低的根源。
（二）构造柱和承重柱的区分问题
土木工程砖混结构建筑的构造柱与圈梁配合设计，能够对避免墙体裂缝产生的较好效果，是提高房屋建筑抗震水平的良好措施。实际上，设计人员对构造柱与承重柱的概念有所混乱，将构造柱的设计方法直接套用到承重柱设计当中，当在需要设置大空间房间的工程中，构造柱支撑着横梁，这时构造柱就起着抗震与承重的双重作用，（如图1）这种构造柱的设计与基础处理和普通的构造柱有很大的差别。所以，这种支撑横梁的构造柱需要考虑上部横梁荷载的大小来确定其是按照构造柱还是承重柱来考虑。此外，为了方便分析承重柱受力，将其截面面积设计得太小。这样在外力的作用下，梁体与柱体就会发生开裂问题。
（三）结构设计牢固性差
土木工程的结构是否牢固直接关系到工程的安全性水平。当前，土木工程的牢固性问题已成为工程结构常见的质量隐患。虽然局部结构的损坏不会对整体结构造成影响，然而一旦发生火灾、爆炸事故或者地震，将是对结构的冗余度设计、延性设计的非常大的考验。例如地基结构设计未考虑到地质承载能力等情况，对于设计的不足的论证，自然很难确保外力作用下工程结构的完好无事。当前我国许多土木工程在结构设计上并不完善，给土木工程建筑物的损坏、坍塌等重大伤亡事故埋下了隐患。如汶川地震时，大范围的房屋倒塌。这也从侧面说明了结构牢固性的重要性。
（四）土建结构工程的安全耐久性差、正确使用和维护意识比较差
我国土建结构的设计和施工规范中，将土建结构工程耐久性的关键点放在不同荷载作用下的结构强度要求上，然而对环境因素的作用（例如冻融、干湿等大气侵蚀与工程周围土、水中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求就考虑的比较少或几乎不考虑，同时在许多方面没有精细的规范。而混凝土结构由于混凝土腐蚀或钢筋锈蚀造成的结构安全事故或降低土建结构的使用寿命的问题非常普遍，不但是设计单位忽略了其严重性，而且对其使用者也没有充足的认识，其严重程度与普遍性已远远超过由于结构构件承载力安全水准而设置偏低所造成的危害。
（五）忽略环境影响因素
土木工程设计除了需要考虑安全性与耐久性问题，还需要综合湿度、温度、化学腐蚀、水土酸碱度等环境因素，然而在实际的设计工作中，环境是往往被忽略的因素，然而这些因素对钢筋与混凝土又具有较大的负面影响。不仅不利于工程结构的安全性与耐久性的保持，也存在较大的安全隐患。
二、加强土木工程结构设计安全性与耐久性的对策
（一）结构设计方案的确定
以某楼房土木工程的结构设计为例，结构设计方案的内容包含选择框架结构、布置基础、结构措施等，下面为详细方案内容：（1）框架结构组成包括梁、柱构件，采用节点将构件之间进行连接，来承担水平荷载与竖向荷载的能力。假如是多层建筑，还需要对水平风荷载的因素进行考虑。此外，框架结构要选择由钢筋混凝土梁、柱等杆件刚接的体系，来达到承载、抗震等需求；（2）布置基础应该对工程现场的施工条件、地质条件、水文条件等进行考虑。假如层数偏少，也就表示上部结构荷载力低，可以选择独立基础的结构模式。若层数偏多，那么就需要采取综合基础的结构模式；（3）结构措施要按照土木工程的抗震设计规范需求，通过对地震作用的计算，一定要采用的抗震措施。例如在相同的标高位置上，同一结构单位的基础。或者梁柱采取整体浇筑的形式，选择尺寸适宜的配筋等构件。
（二）内力组合的设计
土木工程结构承载力抗震设计的要点是内力组合，它要求在调整承载力抗震系数的前提下进行设计。工程结构抗震设计要求材料强度的设计值与未考虑抗震要求时的材料强度设计值相比要大。假如采取非抗震设计的材料强度设计值来计算，则抗震设计应该调整承载力抗震的系数。经过综合调整偏压柱、受弯梁、受剪等的系数，使结构的承载能力得以提高。
（三）构件截面尺寸的确定
土木工程需要严格控制截面尺寸的构件，其主要有柱尺寸、梁尺寸、板尺寸三种，具体确定方法如下：（1）柱尺寸。土木工程的结构主体柱截面一般都相同，因此可以估算中柱的截面尺寸，然后估算出整个结构恒荷载的标准值、活荷载标准值，混凝土轴心抗压强度的设计值和柱轴力的设计值等；（2）梁尺寸。以柱距为标杆。如果柱距相同，则表示边跨梁、中跨梁、边柱联系梁、中柱联系梁等的截面尺寸一致；（3）板尺寸。需要考虑限制板的挠度、裂缝宽度等因素，并考虑铺设在板内管线对板的影响。
（四）板设计与配筋
板设计与配筋的结构设计，要对板短边与长边的长度进行分析。若长度比值小于3却大于2时，那么适宜采取双向板计算的形式进行设计；若两者的长度比值在2与3之间时，那么能够根据沿短边方向的单向板进行计算，同时把充足的构造钢筋布置在长边位置。按照工程结构板的实际大小，可根据弹性的方式计算。针对计算连续双向板跨中的最大弯矩，要求按照荷载分布的实际情况，对满布荷载进行分解与间隔进行布置。一般是固定格板在支承中间柱的位置上，再按照具体的支承状况，得出各个区域格板的弯矩。最后把各个区域格板的弯矩进行叠加，就可以获得跨中的最大弯矩。
（五）控制转换层模板的侧压力
转换层浇筑混凝土的时候，可使用内部振捣器。除了要保证模板具备一定程度的承载力，还需要尽可能加强模板的刚度。浇筑混凝土以后发生的作用力能够作用于模板最大的侧压力，能够经过下列的计算公式：得出。其中，F指的是新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力，单位是kN/m2；γc指的是新浇筑混凝土发生重力的密度大小，单位是kN/m2；t0指的是按照实际测试所明确的新浇筑混凝土初凝时间，单位是h。如果试验资料不能明确初凝时间，那么可使用下列公式t0=200/（T+15）得出初凝时间。其中T指的是新浇筑混凝土的温度；H指的是从计算混凝土侧压力的位置开始到新浇筑混凝土最顶面之间的高度，单位是m；V指的是混凝土浇筑的基本速度，单位是m/h。使用插入式振捣器浇筑混凝土，其浇筑的速度通常在6m/h以内；β1指的是外加剂添加入混凝土以后影响的修正系数。假如未添加外加剂，系数是1.0；若有添加外加剂，混凝土可受到缓凝作用，系数是1.2；β2指的是混凝土发生坍落以后所影响的修正系数。若塌落度在30mm以下，修正系数是0.85；若坍落度在50～90mm之间，修正系数是1.0；若坍落度在110～150mm之间，修正系数是1.15。
三、结束语
土木工程的结构是否牢固，直接关系到工程的安全性水平与使用寿命。因此，要对土木工程结构设计加以重视，确保工程整体质量。
参考文献：
[1]胡可.浅谈土木工程中钢筋混凝土结构设计的相关问题[J].大科技，2012（01）.
[2]吴毅宽.建筑结构设计基本原则及合理设计方案分析[J].建材与装饰（上旬刊），2013（01）.