對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟性的探討

于連學(xué)

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，土木工程建設(shè)得到了前所未有的發(fā)展，土木工程項目的數(shù)量日益增多，同時出現(xiàn)的各種土木工程事故也在增加。土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接關(guān)系著工程項目的施工，影響著工程項目的實用性，甚至關(guān)系著人民的生命財產(chǎn)安全。因此，為了提高土木工程的質(zhì)量，保障人民的生命財產(chǎn)安全，降低國家的經(jīng)濟損失，我們必須要加強對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和安全性。

關(guān)鍵詞：土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；安全性；經(jīng)濟性；

1.土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性與經(jīng)濟性協(xié)調(diào)的意義

在進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候一定要確保建筑具有較好的安全性，不僅要讓建筑主體滿足各項使用要求，還應(yīng)該達(dá)到相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)。不過隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，在土木工程項目當(dāng)中建筑的經(jīng)濟性也逐漸起到了主導(dǎo)的作用。按照以往的施工經(jīng)驗，如果在設(shè)計的過程中沒有將經(jīng)濟性作為一個重要的考慮標(biāo)準(zhǔn)，將會導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果跟項目投資限制之間的差距加大，例如：混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中起到的主要作用就是確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，這就要求根據(jù)相關(guān)規(guī)范開展設(shè)計和計算工作，不過在實際的設(shè)計過程和工程施工中，在提高結(jié)構(gòu)的安全性時，同時也會增加工程成本的投入，也就是說安全性和經(jīng)濟性這兩個主體是互相矛盾的。在目前所遵循的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范當(dāng)中，提高工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性主要是通過進(jìn)一步提高施工材料的質(zhì)量來實現(xiàn)的，而不是增加施工材料的數(shù)量。

在衡量土木工程的經(jīng)濟性時，主要依據(jù)的指標(biāo)就是建筑強度跟建筑成本之間的比值。在這種情況下，為了進(jìn)一步平衡土木工程結(jié)構(gòu)，就需要綜合考慮其安全性和經(jīng)濟性，盡可能的在實際的工作中保持二者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。例如：在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)的時候，對鋼筋的經(jīng)濟性進(jìn)行衡量，需要通過其價格和強度之間的比來體現(xiàn)出其具有的安全性和經(jīng)濟性?？梢酝ㄟ^選擇強度較高、密度較低或者是強度較低、密度較高的配筋形式，通過這種方式來有效的調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和經(jīng)濟性，對結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行綜合的考慮進(jìn)而確定出最科學(xué)合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計模式，最終獲得最優(yōu)的性價比。

2.土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性

2.1要想保證土木工程的質(zhì)量，就必須要聘用好的設(shè)計單位，只有資質(zhì)深的工程設(shè)計單位才能夠設(shè)計出安全的土木工程，因此，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)單位一定要具備級別高的資質(zhì)，而且要具備非常強大的實力，同時還有有先進(jìn)的內(nèi)部管理。這樣的設(shè)計單位在設(shè)計理論比較扎實，設(shè)備齊全，同時設(shè)計工作者的知識豐富，具備非常高的素質(zhì)，因此，設(shè)計出的工程結(jié)構(gòu)更安全，讓人放心。

2.2設(shè)計單位要提供設(shè)計水平

要想提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，設(shè)計單位就需要不斷加強學(xué)習(xí)，更新知識，提高設(shè)計水平。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要對工程設(shè)計的理論和方法全面掌握，再在實際的工作中理論聯(lián)系實際，將理論知識充實。例如，鋼筋混凝土作為一種新的施工材料，人們對它還沒有實現(xiàn)全面的認(rèn)識，因此，設(shè)計單位要不斷對設(shè)計相關(guān)知識進(jìn)行理論的研究，加強各種結(jié)構(gòu)形式的更新，在工程的設(shè)計工作中發(fā)現(xiàn)問題，及時解決，使工程設(shè)計人員能夠熟悉掌握相關(guān)的技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上通過網(wǎng)絡(luò)、媒體等途徑不斷充實自己的知識體系。

2.3要對設(shè)計文件上的內(nèi)容做詳細(xì)的說明

通常情況下，任何一個施工單位的施工人員的素質(zhì)都是不同的，正是工程施工人員的素質(zhì)不同，受過的教育不同，工程項目的設(shè)計者才更需要對設(shè)計圖紙做詳細(xì)的說明，尤其是一些很重要的施工環(huán)節(jié)。比如在土木工程的設(shè)計圖紙上，沒有說明鋼筋的接頭問題，因為鋼筋的長度基本上都是相同的，施工技術(shù)水平較低的工作人員通常會把鋼筋的同一構(gòu)面接長，但是也有特殊的情況，不說明便出現(xiàn)了問題。因此，土木工程設(shè)計單位的設(shè)計工作者要對工程施工圖紙的細(xì)節(jié)做詳細(xì)的說明，特別是一些重要的施工環(huán)節(jié)，而且設(shè)計工作者還應(yīng)該積極吸取被人的經(jīng)驗教訓(xùn)，小心謹(jǐn)慎地設(shè)計工程施工方案和工程施工圖紙，有效避免施工事故的發(fā)生。

3.土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性

3.1加強結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟性的管理

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性的落實是離不開科學(xué)的管理的。土木工程項目通過招投標(biāo)，能夠全面詳細(xì)地對工程的設(shè)計方案進(jìn)行評比與論證。站在管理的角度講，工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性要建立在安全性的基礎(chǔ)之上，二者的要求都得到了滿足在考慮諸如美觀等的方案。如果復(fù)雜的因素較多，那么最好選擇一個既經(jīng)濟又安全的設(shè)計方案，將工程沒有必要的開支降到最低。

3.2根據(jù)工程項目的具體情況進(jìn)行工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計

雖然工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖得到了相關(guān)部門的認(rèn)可，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖來進(jìn)行設(shè)計能夠減少工作量，避免低級錯誤，但是畢竟每一個工程都有其各自的工程特點，如果所有的工程都使用一個設(shè)計模板，那么勢必會忽略一些環(huán)節(jié)，或者增加一些沒有必要的環(huán)節(jié)。對于一些小的工程項目，設(shè)計工作使用模板能夠降低費用，而且工程施工人員熟悉，施工起來方面應(yīng)手。對于一些大中型工程，由于這些工程的機構(gòu)構(gòu)件較大，數(shù)量多，將小部件優(yōu)化就會使工程造價降低。因此，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員要對有可能壓縮的工程項目進(jìn)行認(rèn)真的核算，爭取在保證結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)經(jīng)濟性。

3.3減少安全積累

有的工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮到很多參數(shù)，這些參數(shù)對工程的質(zhì)量都起著重要的作用，但是一定要盡量減少多個參數(shù)設(shè)計下的安全積累，只有這樣在才能夠降低工程事故的發(fā)生率。比如在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計時，需要考慮材料、尺寸、用量，以及布置和截面形狀等。在同一個荷載中，設(shè)計出的結(jié)果各不相同，但是必須要滿足構(gòu)造和強度的相關(guān)要求。只有將這些條件都考慮進(jìn)去，才能夠考慮構(gòu)件的美觀和經(jīng)濟問題。

4.土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全與經(jīng)濟性協(xié)辦法

從實際的工程經(jīng)驗中看，沒有經(jīng)濟性約束的設(shè)計將造成設(shè)計結(jié)果與投資限制的差距增加，如：混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計中確保結(jié)構(gòu)安全可靠，因此按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計和計算，但是從設(shè)計和施工中發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)安全性的提高往往會增加成本投入，即安全性與經(jīng)濟性是相互矛盾的兩個主體?，F(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，主要是通過提高材料的質(zhì)量提高來增加安全性能，而不是依靠材料數(shù)量的增加來提高安全度。在此種要求下，綜合經(jīng)濟性要求，設(shè)計者應(yīng)對材料的性價比進(jìn)行考量。這就是一種綜合安全性和經(jīng)濟性的設(shè)計思路。

衡量經(jīng)濟性的重要指標(biāo)就是建筑的強度與成本的比較。即在設(shè)計中到達(dá)某種強度時所消耗的成本是多少，而相反在某種經(jīng)濟條件限制下，如何到達(dá)規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)安全度。在此種要求下，經(jīng)濟性與安全性就成為了平衡結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)，在實際的操作中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。如在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，衡量鋼筋的經(jīng)濟性指標(biāo)，即強度價格比，利用具體的價格與強度比來體現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性和安全性。在設(shè)計中可以采用高強度低密度的配筋或者采用低強度高密度的配筋形式，以此調(diào)整經(jīng)濟性與安全性之間的關(guān)系，綜合考慮結(jié)構(gòu)本身的形式從而選擇較為協(xié)調(diào)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計模式，以此獲得較好的性價比。

5.結(jié)語

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證建筑安全性和使用效果的根本，也是工程項目中消耗成本最大的體系，因此對工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計管理和控制首先要保證其安全性，而為了獲得效益而謀求發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性也是成功設(shè)計的必要條件。所以。將二者綜合起來，利用科學(xué)的管理和設(shè)計方式達(dá)到安全和經(jīng)濟的和諧統(tǒng)一將成為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的主導(dǎo)思想。

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