摘要：土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于后續(xù)建設(shè)工作的開展具有引導(dǎo)作用。文章以土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容為切入點(diǎn)，梳理現(xiàn)階段所存在的設(shè)計(jì)問題，經(jīng)分析后提出優(yōu)化措施，以提高土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞：土木工程；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮以下兩方面內(nèi)容。

（1） 專項(xiàng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目及具體流程。結(jié)構(gòu)、給排水、電氣等均是不容忽視的設(shè)計(jì)內(nèi)容，在各專項(xiàng)設(shè)計(jì)中均要以安全可靠性和功能穩(wěn)定性為基本目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上提高環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。為保證整體設(shè)計(jì)方案的可行性，需要按照方案的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的分析、構(gòu)件的設(shè)計(jì)、圖紙的繪制等一系列流程有序展開設(shè)計(jì)工作。

（2） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。各結(jié)構(gòu)構(gòu)件均要具有足夠的承載能力，能夠在建筑使用過程中發(fā)揮出承載的作用，為滿足此方面的要求，在設(shè)計(jì)時(shí)需計(jì)算疲勞強(qiáng)度，保證該值的合理性。此外，建筑是集多部分結(jié)構(gòu)于一體的完整體系，因此需要協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，形成合適的結(jié)構(gòu)組合方式，保證建筑的安全和質(zhì)量。

2 土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題

2.1 結(jié)構(gòu)安全問題

在部分設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員未考慮到結(jié)構(gòu)安全層面的問題，或是企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)效益而在施工期間隨意變更結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，由于缺乏可行性論證，容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案無(wú)法順利應(yīng)用的情況，除了影響建筑的安全性外，還容易增加建筑成本。

2.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加之土地資源的緊缺，現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)普遍采取的是高層形式，這對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。而部分設(shè)計(jì)人員未充分考慮到此方面的要求， 缺乏針對(duì)性的優(yōu)化措施，從而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的抗震性能不足等問題，在外部因素的促進(jìn)作用下，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象。

2.3 樓層平面剛度問題

建筑結(jié)構(gòu)組成中，部分設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)概念的認(rèn)識(shí)不充分，在樓層平面剛度布置的設(shè)計(jì)中未創(chuàng)建力學(xué)模型，導(dǎo)致分析的結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。此外，還存在計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值存在較大偏差的情況。

3 基于土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問題的優(yōu)化措施

3.1 建筑信息模型技術(shù)

依托于信息技術(shù)的高效發(fā)展，建筑信息模型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該項(xiàng)技術(shù)能夠給土木工程的設(shè)計(jì)提供助推力。通過建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用，擺脫了以往二維設(shè)計(jì)方式的束縛，取而代之的是三維設(shè)計(jì)形式，可更為全面地反映出設(shè)計(jì)中所存在的問題，以便從源頭上高效解決。結(jié)合現(xiàn)階段的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用特性主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

（1） 信息的集成化。

設(shè)計(jì)期間的信息具有高度的集成化特性，豐富了信息的利用價(jià)值。以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求為準(zhǔn)，以設(shè)計(jì)信息為支撐，將信息整合至特定的模型中，增強(qiáng)信息的集成化特性。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求在平臺(tái)上采取相應(yīng)的操作，且能夠滿足多人同時(shí)操作的作業(yè)需求，由此達(dá)到交互設(shè)計(jì)的效果。在土木工程建筑項(xiàng)目的信息模型中，最具代表性的當(dāng)屬數(shù)據(jù)庫(kù)，其作用在于可完整地記錄建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)分項(xiàng)目以及具體內(nèi)容，并且能夠通過三維模型的形式呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的各項(xiàng)信息以及彼此間的關(guān)系，使信息所蘊(yùn)含的價(jià)值得到充分的彰顯。數(shù)據(jù)庫(kù)所包含的信息資源總量豐富，包含建筑結(jié)構(gòu)的空間信息、細(xì)分構(gòu)件的尺寸信息、各類構(gòu)件的材料信息等，而此類信息都具有可參考價(jià)值，有利于提高設(shè)計(jì)的便捷性，并保證設(shè)計(jì)效果。相比于CAD 等傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式，建筑信息模型技術(shù)可以充分發(fā)掘出信息的利用價(jià)值，以較為直觀的形式呈現(xiàn)信息。

（2） 協(xié)同設(shè)計(jì)。

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，其需要多個(gè)部門的共同參與，若采取的是各部門獨(dú)立設(shè)計(jì)的模式，則容易因溝通不及時(shí)而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)沖突等問題。依托于建筑信息模型技術(shù)，可以創(chuàng)建開放化的設(shè)計(jì)平臺(tái)，除了服務(wù)于設(shè)計(jì)部門外，施工部門以及業(yè)主等參與主體均能夠獲取數(shù)據(jù)資料信息，從而全面掌握建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況， 就相關(guān)問題展開探討，采取合適的解決方法，經(jīng)過持續(xù)性的優(yōu)化后調(diào)整建筑設(shè)計(jì)方案，提高其可行性。在協(xié)同設(shè)計(jì)的模式中，業(yè)主可以提出個(gè)性化的要求，設(shè)計(jì)人員以此為工作導(dǎo)向展開設(shè)計(jì)工作，并從施工部門中獲取建議，最終制定合適的設(shè)計(jì)方案。

（3） 傳遞性設(shè)計(jì)。

通過建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)工作打破了以往信息過于獨(dú)立的僵局，各類信息能夠以某種微妙的關(guān)系關(guān)聯(lián)于一體，受惠于信息的高效整合特性，設(shè)計(jì)及修改等工作的便捷性得以提高，當(dāng)設(shè)計(jì)人員對(duì)某部分的參數(shù)做出調(diào)整后，與之相對(duì)應(yīng)的參數(shù)也將同步發(fā)生變化，展現(xiàn)出經(jīng)過整體調(diào)整后的模型，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，保證了設(shè)計(jì)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

3.2 借助信息模型技術(shù)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

3.2.1 數(shù)據(jù)信息化的應(yīng)用

縱觀建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)程，建筑信息模型技術(shù)具有里程碑式意義，其能夠高效整合多種信息，實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一建設(shè)與處理。作為設(shè)計(jì)人員，可以將建筑信息模型技術(shù)作為設(shè)計(jì)工作中的“得力助手”，高效整合工程信息以及處理信息。在設(shè)計(jì)工作中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，作為信息的“收納盒”，存在需求時(shí)便及時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取相應(yīng)的信息。由于信息被整合于一體，因此彼此間的融合性和關(guān)聯(lián)性也有所增強(qiáng)，創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)具備信息層面的關(guān)聯(lián)，而相比于CAD 等傳統(tǒng)的軟件而言，數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用還可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，保證設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容具有合理性

圖紙是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵產(chǎn)物，其反映了建筑結(jié)構(gòu)在空間、尺寸等方面的關(guān)系，是建筑的雛形。圖紙具備較高的應(yīng)用價(jià)值，而在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中需根據(jù)需求持續(xù)修改，直至得到具有可行性的圖紙為止。在以往的設(shè)計(jì)中，圖紙修改后易出現(xiàn)各類問題，例如結(jié)構(gòu)缺乏安全性、結(jié)構(gòu)組合方式冗余、圖紙中的內(nèi)容缺乏可行性（難以落實(shí)到實(shí)踐中）等，即便后續(xù)建筑能夠建設(shè)成型，也存在諸多質(zhì)量和安全層面的問題。而對(duì)于建筑信息模型技術(shù)，其能夠滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求，為圖紙的修改提供便捷條件。經(jīng)過對(duì)某項(xiàng)參數(shù)的修改后，與之相關(guān)聯(lián)的參數(shù)也將同步發(fā)生變化，設(shè)計(jì)內(nèi)容過于獨(dú)立或是內(nèi)容可行性不足的問題迎刃而解。圖1 為建筑模型設(shè)計(jì)。

圖1 建筑模型設(shè)計(jì)

3.2.3 統(tǒng)一性設(shè)計(jì)

通過建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用，還能夠以直觀的方式呈現(xiàn)出建筑的各項(xiàng)屬性，例如外觀、材質(zhì)等，能夠在設(shè)計(jì)中整合信息，在設(shè)計(jì)階段便對(duì)建筑的各項(xiàng)功能做出準(zhǔn)確的判斷， 包含采光、美觀性、節(jié)能效益等，若某方面或多方面不滿足設(shè)計(jì)要求，則能夠及時(shí)做出調(diào)整，確保最終的設(shè)計(jì)方案具有可行性。

3.2.4 模型建設(shè)的應(yīng)用

土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用模型還可達(dá)到減少修改工作量、提高修改準(zhǔn)確性的雙重效果。此外，以建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例展開分析，所創(chuàng)建的模型可以反映出各結(jié)構(gòu)間的連接關(guān)系以及鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定程度等方面的情況，設(shè)計(jì)人員根據(jù)模型做出判斷，若存在鋼構(gòu)件沖突或是整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等問題，則可以進(jìn)行優(yōu)化，并再次對(duì)全新的模型做出判斷，按照此方式重復(fù)操作后逐步完善設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是項(xiàng)目全流程中的基礎(chǔ)工作，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)槭┕ぬ峁┱_的指導(dǎo)， 以免在施工期間或是建筑結(jié)構(gòu)成型后出現(xiàn)問題。為做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，可引入建筑信息模型技術(shù)，建模并展開分析，借助模型的直觀化特性，從中發(fā)現(xiàn)不滿足要求之處，由設(shè)計(jì)人員做針對(duì)性的修改，從源頭上規(guī)避建筑問題。通過技術(shù)的應(yīng)用，在得到完整的設(shè)計(jì)方案后，施工人員能夠?qū)⑵渲械母黜?xiàng)工作要求落實(shí)到實(shí)踐中，推動(dòng)建筑項(xiàng)目的高效開展。

作者簡(jiǎn)介：吳樹明（1981-），男，河北灤平人，中交（廣州）鐵道設(shè)計(jì)研究院有限公司工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)。

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