探究建筑工程混凝土结构设计

2021-12-07沈芬安徽省城建设计研究总院股份有限公司

门窗 2021年8期

沈芬安徽省城建设计研究总院股份有限公司

1 建筑工程混凝土结构设计中存在的问题

1.1 计算环节和分析环节存在问题分析

随着现代信息化的不断发展，计算机在各行各业获得了广泛应用，尤其是建筑行业。无论是建筑工程图纸绘制、建筑内部结构设计还是混凝土结构设计都是通过专业计算机软件完成的。计算机软件所绘制出来的施工图纸、结构空间，不仅比例精准度高，而且清晰度也很高。然而目前部分设计人员在制作图纸时，并未根据建筑工程的真实需要以及施工现场的自然环境等进行合理设计，这导致最后施工图纸与该建筑工程的实际情况完全不符，再加之计算机软件系统设计出的结果跟实际施工环节的应用结果存在一定差异，这对建筑工程施工阶段的顺利有序开展带来了极大阻碍。

计算与分析是建筑工程混凝土结构设计最开始的环节，也是非常关键的环节之一。建筑工程能够成功正常建设必不可少的前提条件就是充分满足施工需求、精准度与可靠度较高的混凝土结构设计。在我国建筑行业中，与结构设计相关的专业计算机软件种类很多，而且每个都有自己独特的优点，模型设计、计算精准性都各有千秋。因此，计算机设计软件选择正确与否对结构设计质量也有直接影响，如果软件选择不合理，计算的精准度就无法得到充分保障，混凝土结构设计水平就会降低，从而降低建筑工程施工质量。

1.2 地基环节和基础设计环节中存在的问题分析

基础结构对建筑工程施工阶段而言至关重要。对任何事物来说，只要基础夯实，后期才能更加健康稳定的发展成长，特别是建筑工程的施工阶段。混凝土结构自身优势众多，因此在各种建筑工程中被广泛应用，而混凝土基础结构是否稳定、是否夯实，都对建筑项目施工顺利有序进行起着决定性作用。

最为显著的是混凝土自身特殊性质问题，导致地基基础结构进行建设时，沉降、裂缝等现象极为常见。倘若在实际设计环节未曾对混凝土自身特殊性质以及现场环境进行充分全面考虑，混凝土结构沉降、裂缝等问题出现的几率将会大幅度增加，而这些问题的产生对建筑工程的安全稳定性能有着重大负面影响。

1.2.1 地基承载力问题

对建筑结构基础进行设计前，地基土层如何正确科学的选择尤为关键，土层是建筑结构的基础持力层，承担着建筑物的全部重量，持力层自身所具备的承载能力大小对建筑工程基础设计方案的制定方式、建筑地基范围有着直接关系。通常情况下，地质条件不一致，土层的承载性能也有较大区别。部分设计人员在设计施工图纸、编制方案时，没有根据具体地质条件、持力层承载性能等参数进行设计，这直接影响了建筑工程地基结构施工质量。

1.2.2 基础设计中存在的问题

基础结构模式不同，其出现的问题缺陷也有很大差异，比如：对建筑项目地下车库基础结构模式进行规划设计时，为了确定基础底范围区域，应当根据当地建筑基础结构相关规章制度对计算柱下独立基础埋设深度的方法的规定进行确定。

2 建筑工程混凝土结构设计中存在问题对策分析

2.1 计算环节和分析环节的对策

第一，工程设计工作人员一定要对计算机中专业设计软件系统进行全面详细的了解与认知，对每一种软件的优势、缺点进行考虑分析，从而选择最为科学合理的软件系统，注意其必须要与建筑工程的施工需求相符。

第二，设计人员应当充分明确建筑工程结构设计的全部环节与内容，结合项目施工技术、工艺、进度等多个方面选择高效、高专业、高精准的计算机设计软件，并对混凝土结构进行规范化、针对化的设计，为建筑项目的整体质量奠定坚实基础。

第三，设计人员要充分运用计算机系统的准确度来核算混凝土结构的规格，并通过相关设计技能对其予以妥善处理。

除此之外，在结构建模计算时，设计人员应当采取单偏压计算方法去设计矩形结构；将双偏压计算方法应用在异形柱结构建模环节，针对两个结构完全不一致的柱形予以设计，反复多次对钢筋配备具体状况予以核查，为柱形结构安稳可靠奠定基础。对次梁端支座结构进行建模计算时，可选取次梁端铰接进行计算，借此加强平面外的抗扭性能，提升次梁结构的安全稳定性。

2.2 施工过程中的管理分析

结构设计方案是否具备科学性、合理性以及实际施工环节中的质量管控工作是否规范有效都有着重大意义，建筑工程中管理人员一定要对施工结构设计图纸进行核对校准，保证其精准性符合相关标准，方能将其应用到具体施工过程中。同时，在正式开工之前，施工原材料的属性、规格、型号以及品质都必须要经过反复审核检查，直至确定其能够充分满足国家对建筑材料的严格规定方可将其投入施工中进行应用，可有效防止由于材料品质不过关而影响建设质量。而且施工材料品质高低直接决定了混凝土结构的安全性与可靠性，因此，对施工材料品质规格进行严格管控也能有效提升混凝土结构施工质量。

在具体施工环节，项目管理负责人也要对施工人员的技术、能力进行合理管理，使其操作更加规范、更加标准，通过熟练的施工技术和丰富的实践经验为建筑工程施工质量提供强力保证。

最后，施工完毕之后，管理人员还要对混凝土结构质量进行严格检测与准确评价，注重混凝土结构养护工作，尤其是养护时间、养护流程，可有效降低混凝土结构开裂、沉降等问题的出现几率，进而显著提升建筑项目中混凝土结构质量以及稳定性能。

2.3 地基与基础设计环节

在对地基和基础进行设计时，工作人员通常会根据混凝土结构的沉降程度来选择处理方式。部分带有地下室结构的建筑工程，其底板结构时常遭受地下水的干扰，主要是因为地下水属于季节性变化，夏季、秋季降雨量相对较多，地下水位也会随之不断上升，因此，对地下水底板结构建立防水保护措施对建筑工程混凝土结构而言也有很大积极作用。

随着人们对现代建筑项目的需求不断升高，地下室施工环节柱下承台的结构形式也越来越复杂，尽管这种复杂程度提高了建筑物美观度，然而却对防水技术施工增加了较大困难。因此，工程设计人员一定要对建筑工程所在地的地下水系分布等自然环境进行详细勘察调研，对降水量、气候以及防水等方面予以深入分析，以符合工程标准需求为前提，最大程度简化建筑外在轮廓形状，借此显著提升建筑工程的防水能力。

3 混凝土建筑结构的设计

3.1 结构设计的前期准备工作

国家制定了各种建筑施工的规定和准则，借以规范和提高建筑的结构设计和工程质量。在混凝土建筑施工前进行科学合理的结构设计，是保证施工进度和质量，满足建筑要求的重要前提。

在设计建筑结构前，相关工作人员一定要了解清楚需求方提供的工程资料，根据资料看需要采用什么样的建筑结构，然后考察和监测影响建筑工程的一些外在因素。如建筑物所属地区的风压和地基地质问题，建立力学模型评估结构设计涉及的各项参数，通过反复校验参数使之达到建筑结构的要求，并结合工程的成本预算标准，考虑建筑工程交工使用中遇到的环境和病害因素的影响，以建设美观实用的混凝土结构的建筑物为目的做好结构设计的准备工作。

3.2 确定结构设计方案的大体框架

做好了结构设计的前期准备工作后，已经明确的了解了工程的建筑性质，可以选择确定适合的结构体系。可以确定上部结构使用梁、板结构还是墙板结构，选用肋梁、无梁还是井字楼盖，打地基是用打桩还是其他几种基础形式。对上部结构，楼盖和基础使用什么形式的材料已经做到了心中有数，可以确定出结构设计方案的大概框架了。

3.3 进行结构布局和计算简图的设计

在确定好结构设计的大体框架后，下一步的工作是进行结构内部购件的布置，对工程中的柱子和主、次梁等进行布置。在框架结构的设计时，要考虑板和主次梁的经济跨度问题，在设计中使他们处在合理的长度范围区间，完成这部分的布置后，根据自己的积累的经验，在不需要挠度验算时估算一下构件的截面尺寸，据此确定构件的跨度和支座形式，完成结构设计的计算简图。

3.4 进行结构分析和具体数据计算

绘制了混凝土结构设计的计算简图，需要把整个结构拆分进行个体结构的设计计算，在计算时充分考虑进去各种可能产生影响的因素，经过比较取最不利的内力值，对有抗震要求的进行内力调整，设计各构件的截面图，考虑是否应该在相应部位配置钢筋，以及选用钢筋的品种和数量等设计项目的计算。

3.5 绘制结构设计计算书和施工图

完成混凝土结构的设计和计算后，整理并绘制完善的设计图纸，通过图纸体现出工程师对工程的设计要求，为施工人员提供施工参考依据，做好保障施工质量的前期结构设计工作。

3.6 严格执行施工技术标准

建筑的防水性能和防渗性能是混凝土建筑质量的一个重要要求。然而，当前的建筑施工中结构的防水和防渗性能不达标，往往会给建筑物用户带来不好使用体验，给他们的工作和生活带来困扰，甚至可能给他们造成一定的经济损失。因此，施工单位必须在施工建设中重视这两项结构性能，加强施工中相关工作的监管力度，使施工技术严格遵守各项建筑标准的要求。