论文部分内容阅读
摘要：近年来，我国经常发生土木工程的事故，给企业或国家都造成了经济上的损失，也给人们的生命安全带来了隐患。在我国针对这一情况颁布了质量终身负责制后，工程事故发生的频率有所减少了，而由于设计原因引起的事故在总事故中的比例有所增加。本文就主要对土木工程结构设计相关问题进行了简要分析。
关键词：土木工程；结构设计；对策
中图分类号：TU318文献标识码： A
引言
近年来，随着社会的发展，人们生活质量的提高，各类建筑拔地而起，推动了我国建筑业的蓬勃发展。但是，有些土木工程的结构设计存在着重大问题，导致建筑工程存在着重大安全隐患。一旦发生重大事故，必然会给国家带来严重的经济损失，也会给人们的生命财产造成严重的损失。
一、土木工程结构设计存在的问题
1、结构设计牢固性差
土木工程的结构是否牢固直对工程整体的安全性水平起着决定性的作用。现在，土木工程的牢固性问题已慢慢变成工程结构中普遍存在的质量隐患。尽管局部结构的损坏不会破坏整体结构，但一旦发生地震、火灾或爆炸事故，将是对结构的延性设计、冗余度设计的极大考验。譬如地基结构设计没有考虑到地质承载能力等情况，对设计的论证不足，自然难以保证外力破坏下工程结构的安然无恙。目前我国很多土木工程在结构设计上很不完善，给土木工程建筑物的坍塌、损坏等重大伤亡事故埋下了伏笔。如汶川地震时，房屋的大范围倒塌。这也从侧面说明了结构牢固性的重要性。
2、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和梁配合设计，可以对防止墙体裂缝产生的良好效果，是提高房屋建筑抗震水平的重要举措。实际上，设计人员混淆了构造柱和承重柱的概念，将承重柱的设计方法直接套用到构造柱设计当中，没有为构造柱设置基础。因此，难以抵抗地震的震动强度，从而导致结构裂缝、沉降等，甚至引起建筑物倒塌。另外。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，柱体和梁体就会出现开裂问题。
3、忽略环境影响因素
土木工程设计除了需要考虑安全性和耐久性问题，还需要综合温度、湿度、水土酸碱度、化学腐蚀等环境因素，但在实际的设计工作中，环境是经常被忽略的因素，而这些因素对混凝土和钢筋又具有很大的负面影响。既不利于工程结构的耐久性和安全性的保持，也存在很大的安全隐患。
二、土木工程结构设计措施
1、结构设计方案的确定
（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。
2、内力组合的设计
内力组合是土木工程结构承载力抗震设计的要点，它要求在调整承载力抗震系数的基础上，组合框架梁的内力。
（1） 承载力抗震系数的调整
工程结构抗震设计要求材料强度的设计值应大于没有考虑抗震要求时的材料强度设计值。如果采用非抗震设计的材料強度设计值进行计算，则抗震设计需要对承载力抗震的系数进行调整。通过综合受弯梁、偏压柱、受剪等的系数调整，提高结构的承载能力。
（2）框架梁的内力组合
梁承载力的设计控制截面，通常采用梁端和跨中的方式。当地震作用组合的时候，除了要利用梁端的抗负弯矩和剪力设计进行界面的控制，还需要组合梁端的正弯矩。譬如土木工程结构在使用期间，很有可能同时遇到两种类型以上的可变荷载。为了减少结构的不利效应，可以控制可变荷载效应组合和永久荷载效应组合，分别取值1.2 和1.35 ； 而如果效用有利于结构设计，则效应取值为1.0 ，倾覆、漂移、滑移等取值为0.9。
（3）跨间弯矩计算
结构在恒载和活载作用下，可将近似取值跨间弯矩。并根据支座弯矩的调幅和平衡条件，计算得出相应荷载。其中，需要涉及到的计算因素有梁端左右的弯矩、竖向荷载、地震力组合等。
3、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。
4、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。
5、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。
结束语
总之，土木工程的结构是否牢固，直接关系到工程的安全性水平。目前我国很多土木工程的结构设计很不完善，不利于工程结构的耐久性和安全性的保持，存在很大的安全隐患。因此，我们需要根据国家的规范技术要求，在创新技术的同时，提高安全设置的水准，提出土木工程结构设计的对策。
参考文献
[1]薛杨欣.土木工程结构设计问题分析及策略研究[J].建设科技,2012.
[2]郝敏.浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].黑龙江科技信息,2013.
[3]李智军，贾岩.土建结构工程的安全性与耐久性[J].黑龙江科技信息.2011.
关键词：土木工程；结构设计；对策
中图分类号：TU318文献标识码： A
引言
近年来，随着社会的发展，人们生活质量的提高，各类建筑拔地而起，推动了我国建筑业的蓬勃发展。但是，有些土木工程的结构设计存在着重大问题，导致建筑工程存在着重大安全隐患。一旦发生重大事故，必然会给国家带来严重的经济损失，也会给人们的生命财产造成严重的损失。
一、土木工程结构设计存在的问题
1、结构设计牢固性差
土木工程的结构是否牢固直对工程整体的安全性水平起着决定性的作用。现在，土木工程的牢固性问题已慢慢变成工程结构中普遍存在的质量隐患。尽管局部结构的损坏不会破坏整体结构，但一旦发生地震、火灾或爆炸事故，将是对结构的延性设计、冗余度设计的极大考验。譬如地基结构设计没有考虑到地质承载能力等情况，对设计的论证不足，自然难以保证外力破坏下工程结构的安然无恙。目前我国很多土木工程在结构设计上很不完善，给土木工程建筑物的坍塌、损坏等重大伤亡事故埋下了伏笔。如汶川地震时，房屋的大范围倒塌。这也从侧面说明了结构牢固性的重要性。
2、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和梁配合设计，可以对防止墙体裂缝产生的良好效果，是提高房屋建筑抗震水平的重要举措。实际上，设计人员混淆了构造柱和承重柱的概念，将承重柱的设计方法直接套用到构造柱设计当中，没有为构造柱设置基础。因此，难以抵抗地震的震动强度，从而导致结构裂缝、沉降等，甚至引起建筑物倒塌。另外。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，柱体和梁体就会出现开裂问题。
3、忽略环境影响因素
土木工程设计除了需要考虑安全性和耐久性问题，还需要综合温度、湿度、水土酸碱度、化学腐蚀等环境因素，但在实际的设计工作中，环境是经常被忽略的因素，而这些因素对混凝土和钢筋又具有很大的负面影响。既不利于工程结构的耐久性和安全性的保持，也存在很大的安全隐患。
二、土木工程结构设计措施
1、结构设计方案的确定
（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。
2、内力组合的设计
内力组合是土木工程结构承载力抗震设计的要点，它要求在调整承载力抗震系数的基础上，组合框架梁的内力。
（1） 承载力抗震系数的调整
工程结构抗震设计要求材料强度的设计值应大于没有考虑抗震要求时的材料强度设计值。如果采用非抗震设计的材料強度设计值进行计算，则抗震设计需要对承载力抗震的系数进行调整。通过综合受弯梁、偏压柱、受剪等的系数调整，提高结构的承载能力。
（2）框架梁的内力组合
梁承载力的设计控制截面，通常采用梁端和跨中的方式。当地震作用组合的时候，除了要利用梁端的抗负弯矩和剪力设计进行界面的控制，还需要组合梁端的正弯矩。譬如土木工程结构在使用期间，很有可能同时遇到两种类型以上的可变荷载。为了减少结构的不利效应，可以控制可变荷载效应组合和永久荷载效应组合，分别取值1.2 和1.35 ； 而如果效用有利于结构设计，则效应取值为1.0 ，倾覆、漂移、滑移等取值为0.9。
（3）跨间弯矩计算
结构在恒载和活载作用下，可将近似取值跨间弯矩。并根据支座弯矩的调幅和平衡条件，计算得出相应荷载。其中，需要涉及到的计算因素有梁端左右的弯矩、竖向荷载、地震力组合等。
3、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。
4、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。
5、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。
结束语
总之，土木工程的结构是否牢固，直接关系到工程的安全性水平。目前我国很多土木工程的结构设计很不完善，不利于工程结构的耐久性和安全性的保持，存在很大的安全隐患。因此，我们需要根据国家的规范技术要求，在创新技术的同时，提高安全设置的水准，提出土木工程结构设计的对策。
参考文献
[1]薛杨欣.土木工程结构设计问题分析及策略研究[J].建设科技,2012.
[2]郝敏.浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].黑龙江科技信息,2013.
[3]李智军，贾岩.土建结构工程的安全性与耐久性[J].黑龙江科技信息.2011.