淺談土木工程結構設計中的安全及經濟性

楊洋

摘 要：土木工程往往都有較大的規(guī)模和社會效益，設計的投資金額也往往較大，如何保證土木工程結構設計中的安全性和經濟性，是設計人員要認真思考的問題。本文分析了當前土木工程結構設計中存在的哪些問題，提出了一些應對策略。

關鍵詞：土木工程；結構設計；安全性

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A

一、土木工程結構設計中存在的問題

1.土木工程設計結構的牢固性較差

土木工程結構設計時是否考慮到了安全性和經濟性，決定了整個建筑竣工后建筑能否安全穩(wěn)定的使用。因此，必須重視土木工程建筑結構的可靠性、牢固性設計。當前在我國許多土木工程中都存在結構松散、可靠性低的問題，使得我國的土木工程結構設計質量始終無法提升。要提高土木工程的結構穩(wěn)定性，需要從整體入手，仔細考慮各處細節(jié)，結合工程所在地的自然特點，基于土壤特性，推敲工程結構設計，讓建筑投入使用后，即使出現部分損壞，也不會給建筑整體帶來危險。

2.結構耐久性方面存在不足

我國地理風貌多樣，不同地貌之間生態(tài)環(huán)境、自然條件有很大差異。一般的建筑工程中都會使用鋼筋和混凝土，而土壤中的水分和土壤的溫度以及空氣的酸堿性會對鋼筋和混凝土產生腐蝕，導致土木工程無法達到預期壽命。這主要是因為在設計土木工程的結構時沒有充分考慮外界環(huán)境對工程結構的影響，給結構安全埋下了隱患。

3.承重柱截面積設計過小

在一些非地震帶地區(qū)，設計人員會采用減小承重柱建面積的方法來降低受力分析的難度。這樣的做法在某些情況下會出現問題：外力作用較強時，柱梁很容易斷開，給房屋的安全使用帶來威脅。一旦發(fā)生地震等地理災害，這樣的房屋很容易倒塌，造成人員傷亡。

4.結構設計安全性和經濟性要求規(guī)范的缺失

隨著近年來我國的建筑行業(yè)發(fā)展，我國建筑設計相關的法律也在不斷完善，但與一些發(fā)達國家相比還是存在一些漏洞，在質量監(jiān)管方面也有較大的問題，難以完成監(jiān)理工作的要求。此外，部分建筑公司的結構設計、施工工藝和后期養(yǎng)護技術存在偏差，對出現的安全隱患只解決表面問題，忽視了內部關鍵性問題。

二、土木工程結構設計中的安全性與經濟性分析

1.提高土木工程結構設計安全性和耐久性的策略

1.1 逐步完善相關的規(guī)范標準

新的技術和用具不斷被研發(fā)和用在結構設計工作中，土木工程的結構設計工作有了很大進步。而為了加強結構設計的安全性，還應該設定相應的設計規(guī)范和標準。只有相關部門盡早推出完善的設計土木工程結構設計規(guī)范，才能確保設計人員在設計時做好結構安全，提高土木工程質量。為了保障土木工程的結構設計，一方面國家相關的部門應該盡快制定和推出與土木工程結構設計相關的規(guī)范標準和監(jiān)督方法，從法律角度約束設計人員的行為；另一方面土木工程結構設計的從業(yè)人員要及時、自覺地去學習相關的法律、規(guī)范，并在工作中自覺地去遵守這些標準。

1.2 定期全面地對土木工程進行安全檢測

每一個土木工程都對建筑企業(yè)有著重要的意義，而土木工程往往都具有較大的社會影響力，其建設的安全性必須要受到嚴格的監(jiān)督。土木工程安全監(jiān)督需要根據相關的監(jiān)督制度進行，要加強監(jiān)管力度，完善管理制度，明確施工責任和人員的獎懲。施工中采取合理的獎懲制度可以督促和激勵施工人員提高施工質量，用科學的檢測手段來檢查施工質量，才能保證土木工程的安全性。

1.3 轉換層的設計

土木工程結構設計時可以通過合理地運用轉換層結構來增強建筑的承載力。轉換層可以將建筑承載的力轉換到其他受力體上，從而降低上層結構對下層建筑和地基的壓力。因此在使用轉換層結構時，要注意在轉換層上選用質量好的混凝土，并注意混凝土施工過程，滿足轉換層對混凝土施工的要求。

1.4 內力組合的設計

在土木工程結構設計時要注意內力組合，參考建筑的承載力抗震指數。首先要注意內力組合選擇的材料，材料的強度必須要達到結構的抗震要求，盡量選擇抗震能力強的材料。根據受彎梁、偏壓柱、受剪及構件承載力等因素進行系數調整，提高建筑結構的承載能力。

1.5 增加結構的耐久性

在進行土木工程的結構設計時，一般設計人員都會把目光投注在工程建設的安全性和建筑的使用壽命上，相對來說對環(huán)境對工程的影響的關注要少得多，而這些環(huán)境因素往往會在一段時間的使用后，對鋼筋和混凝土產生腐蝕，降低工程的耐久性和安全性。由于忽略了這些因素，土木工程的安全性很難保證，經常會出現大大小小的問題。一般設計圖紙在繪制完成并經過審核后，就很少再修改，但在施工中難免會發(fā)生意外需要修改設計。因此在施工過程中，施工人員和設計人員還要繼續(xù)保持聯(lián)系，及時溝通，當施工中遇到問題、難題，應及時通知設計人員來核對圖紙、解決問題、修改設計，否則易造成重大事故的發(fā)生。

1.6 加強建筑結構的剛度設計

剛度設計是建筑結構設計中的關鍵要素，其對于建筑結構的牢固性以及安全性有重要的影響，所以要加強對建筑的剛度設計。由于設計人員設計理念和業(yè)務水平不同，在設計時水平有很大差別，這也就導致了采用設計方案所需資金不同。土木工程的抗震性能和抗側移剛度有很大關系。一般在土地較好巖基埋深較淺的地區(qū)，地基多采用樁基的形式，而建筑的主要壓力會落在微化的巖層當中，而地基本身穩(wěn)定性和強度較高，就可以適當降低對抗需強度的要求?？梢越档椭烈越Y構極限變形能力為主。

2.提高土木工程結構設計經濟性的措施

2.1合理評估設計方案，降低工程造價

成本控制是為了充分發(fā)揮投資金的效用，減少資金浪費。設計時應該對施工進行分段，預先編制工程量，并做好施工計劃，避免在施工中出現工序混亂導致成本浪費。工程造價管理中預管理非常重要，對施工中要支出的各項費用提前做好規(guī)劃，形成一個清晰地經濟性指標控制系統(tǒng)。

2.2 對成本進行控制

成本控制是幫助土木工程提高經濟效益的重要手段。要做好成本控制，要從招投標階段做好工作。首先建設單位要制定招標準則，使招標更加公平、公正。在招標過程中，招標人員要對投標者的設計方案進行多方面的考慮，并設立監(jiān)察機構，杜絕招標中出現的貪賄、謀私的行為。在保證建筑設計結構安全性的前提下，考慮建筑造型的藝術性。

2.3 選取合理的標準圖

從分析當前的形式上看，在建筑設計過程中，為了使建筑設計更加規(guī)范，也為了減少工程設計者的負擔，很多施工招標部門都會以施工標準圖來解決上述問題。工程標準圖在施工中可以減輕設計人員的工作負擔，根據標準流程進行施工速度更快，其經濟性和安全性都比較突出。但在比較復雜的工程中，標準圖很難滿足對功能的要求。

2.4結構設計合理性和經濟性的結合

設計時除了關注建筑的功能，還要在保證質量的基礎上，選用經濟性較好的施工方案。在不過度增加經濟成本的條件下，盡量選用性能出色的施工材料，做到安全性和經濟性的協(xié)調，真正實現建筑結構設計優(yōu)化。

結語

土木工程的安全性和經濟性是結構設計時設計單位要關注的重點，其設計水平與建筑建成后能否達到預計壽命，并為人們提供安全穩(wěn)定的居住環(huán)境有重要的聯(lián)系。

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