土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

梁霞

摘 要：結(jié)構(gòu)生命周期理論認(rèn)為，土木工程結(jié)構(gòu)均是人們運(yùn)用自然物質(zhì)和改造自然所產(chǎn)生的結(jié)果，因而不論是鋼結(jié)構(gòu)工程，抑或是混凝土結(jié)構(gòu)工程均存在使用期限。以生命周期理論為基礎(chǔ)，可將土木工程分為幾個(gè)階段，分別為：策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)及報(bào)廢等。

關(guān)鍵詞：生命周期；土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工程生命周期設(shè)計(jì)

1 前言

本文主要通過(guò)以結(jié)構(gòu)生命周期為基礎(chǔ)，構(gòu)建并闡明了工程生命周期設(shè)計(jì)價(jià)值體系，并以此為基礎(chǔ)，提出了關(guān)于工程生命周期設(shè)計(jì)流程及可行性方案，以供業(yè)內(nèi)人士交流探討之用。下文就以土木工程為例，細(xì)述以結(jié)構(gòu)生命周期為基礎(chǔ)的土木工程其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

2 簡(jiǎn)析基于結(jié)構(gòu)生命周期進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的本質(zhì)

傳統(tǒng)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所關(guān)注的重點(diǎn)僅僅包含以下幾個(gè)方面：其一為土木工程設(shè)計(jì)至投入運(yùn)營(yíng)所需的成本；其二為工程質(zhì)量；其三為工期規(guī)劃。且我國(guó)目前均按照專(zhuān)業(yè)對(duì)工程設(shè)計(jì)予以劃分，因此實(shí)際上上述三大設(shè)計(jì)板塊于操作過(guò)程中是相互獨(dú)立的。顯然，三大板塊相互關(guān)聯(lián)也相互制約，加之結(jié)構(gòu)生命周期理論于工程中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被工程生命周期設(shè)計(jì)理念所代替已經(jīng)成為了時(shí)代之必然趨勢(shì)。

工程生命周期設(shè)計(jì)理念同傳統(tǒng)設(shè)工程設(shè)計(jì)所秉承的理論存在顯著差異，該種設(shè)計(jì)方式是從工程結(jié)構(gòu)整體出發(fā)，綜合考量設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)流程及設(shè)計(jì)技術(shù)等要素的一種優(yōu)化方案。從本質(zhì)上而言，該種設(shè)計(jì)方式便是以設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向，遵從正確的價(jià)值體系，跳脫于傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)方案之外，將相互獨(dú)立的子工程系統(tǒng)和設(shè)計(jì)要素進(jìn)行協(xié)調(diào)和整合，由此實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展。其中，所謂的正確價(jià)值體系是基于當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)形式和相關(guān)政策而提出的，故而具有科學(xué)生態(tài)發(fā)展觀及可持續(xù)發(fā)展等指導(dǎo)思想方面的考量。

細(xì)述來(lái)說(shuō)，工程生命周期設(shè)計(jì)的價(jià)值體系至少涵蓋經(jīng)濟(jì)價(jià)值、環(huán)境價(jià)值及可持續(xù)發(fā)展價(jià)值三個(gè)方面。其中，經(jīng)濟(jì)價(jià)值由工程的商業(yè)性所決定，因此土木工程設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)包含確保工程的安全性和可施工性。而環(huán)境價(jià)值則是遵從生命周期理論而提出的，工程壽命有限，用材均取自自然，因而工程設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)確保工程生命周期成為最優(yōu)方案，具有環(huán)保性和可回收性，以充分利用資源。此外，工程可持續(xù)發(fā)展價(jià)值是為了滿足人類(lèi)持續(xù)變化需求而提出的一種價(jià)值觀，也是滿足工程、環(huán)境、人類(lèi)三者之間和諧共存的一種高層次要求。

3 關(guān)于工程生命周期設(shè)計(jì)流程及可行性方案的探討

如上文所言，以接受生命周期為基礎(chǔ)進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)秉承工程價(jià)值體系主要觀念。因此，在進(jìn)行工程生命周期設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以工程價(jià)值體系作為指導(dǎo)思想，再而結(jié)合工程指導(dǎo)思想，先行將工程生命周期總體目標(biāo)按照目標(biāo)設(shè)計(jì)方法予以結(jié)構(gòu)分解，而后以此為依據(jù)建立完整的土木工程分解結(jié)構(gòu)。最后以分解結(jié)構(gòu)為目標(biāo)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)和整合各項(xiàng)目標(biāo)設(shè)計(jì)方案及分解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以推動(dòng)工程生命周期設(shè)計(jì)方案的完善和形成。

可見(jiàn)，以結(jié)構(gòu)生命周期為基礎(chǔ)進(jìn)行土木工程的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜且龐大的作業(yè)。在工程生命周期設(shè)計(jì)方案的完善和形成之后，可以將設(shè)計(jì)方案交付于承包商或委托方，但是方案交付并非意味著工程周期設(shè)計(jì)方案的完成，只有工程施工過(guò)程中依照設(shè)計(jì)方案完成工程結(jié)構(gòu)建設(shè)，確保壽命周期等設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，方可認(rèn)定工程生命周期設(shè)計(jì)方案已完成。細(xì)化闡述工程結(jié)構(gòu)周期設(shè)計(jì)完成的實(shí)現(xiàn)手段，主要在于以下幾點(diǎn)：

第一，明確工程生命周期設(shè)計(jì)的價(jià)值體系，以便為工程生命周期設(shè)計(jì)方案的制定提供完備依據(jù)。目前，工程設(shè)計(jì)均是遵循專(zhuān)業(yè)而進(jìn)行劃分的，而土木工程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)便包含了結(jié)構(gòu)、受力等六個(gè)專(zhuān)業(yè)。因此，為了確保六個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目與工程生命周期設(shè)計(jì)的價(jià)值體系觀念相符，則應(yīng)當(dāng)要求每一個(gè)專(zhuān)業(yè)在以結(jié)構(gòu)生命周期為基礎(chǔ)進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)本設(shè)計(jì)方案是否符合設(shè)計(jì)理念的目標(biāo)要求，從而確保目標(biāo)的安全性和可施工性。

第二，以專(zhuān)業(yè)目標(biāo)為制定工程設(shè)計(jì)方案的基石。在確定各個(gè)專(zhuān)業(yè)已經(jīng)符合設(shè)計(jì)理念的目標(biāo)要求之后，即可根據(jù)這些設(shè)計(jì)目標(biāo)制定土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并予以逐步完善。

第三，集成個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)力量以組建專(zhuān)業(yè)的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。如上文所言，土木工程設(shè)計(jì)共涉及六個(gè)專(zhuān)業(yè)，因此為確保各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間建立良好的協(xié)作關(guān)系，各個(gè)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)保持有效的溝通交流，從而完善各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間的配套關(guān)系，促使設(shè)計(jì)工作的順利開(kāi)展，以為工程生命周期設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)提供保障。

第四，聽(tīng)取和吸納工程承包商及業(yè)主對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的建議。土木工程的業(yè)主是指在工程投入運(yùn)營(yíng)之后的使用者，其意見(jiàn)或建議通常反映了該群體人員的需求，因此為了契合工程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值這一價(jià)值觀念，在設(shè)計(jì)階段或完善設(shè)計(jì)階段可以聽(tīng)取業(yè)主要求，適當(dāng)吸取其建議。工程承包商是指設(shè)計(jì)方案的施工方，他們是施工方案的實(shí)施者，對(duì)于施工方式是否具有可施工性最具有發(fā)言權(quán)。因此為了保障設(shè)計(jì)方案的可行性應(yīng)當(dāng)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，咨詢(xún)承包商，吸取其施工經(jīng)驗(yàn)，最大限度地提升工程設(shè)計(jì)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的可能性。

第五，在工程施工階段，設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)同工程承包商保持良好的共同交流關(guān)系，以便隨時(shí)協(xié)商，確保設(shè)計(jì)方案的順利實(shí)現(xiàn)。確保承包商依據(jù)工程生命周期設(shè)計(jì)方案來(lái)進(jìn)行施工是實(shí)現(xiàn)生命周期設(shè)計(jì)目標(biāo)的重要途徑，而工程施工過(guò)程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一些意外情況。因此，設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)與承包商保持溝通協(xié)作關(guān)系，對(duì)于因?yàn)榭陀^原因需要更改設(shè)計(jì)方案的情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)同對(duì)方溝通給出解決方案，對(duì)于施工過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)疑問(wèn)也應(yīng)當(dāng)及時(shí)給予回復(fù)，以便承包商可依據(jù)設(shè)計(jì)方案完成作業(yè)，實(shí)現(xiàn)壽命周期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，以結(jié)構(gòu)生命周期為基礎(chǔ)進(jìn)行土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要以工程生命周期設(shè)計(jì)的價(jià)值體系為指導(dǎo)目標(biāo)，而保障該項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，則需通過(guò)多方協(xié)作，集合各方力量，規(guī)避傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的諸多弊端。

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