土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中實現(xiàn)安全性與經(jīng)濟性措施

付志遠

（山西中方森特建筑工程設(shè)計研究院，山西太原 030002）

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是土木工程建設(shè)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而安全性與經(jīng)濟性是土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員所關(guān)注的重點。本文將概括土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中安全性與經(jīng)濟性之間的內(nèi)在聯(lián)系，指出土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的突出性問題，最后提出切實可行的安全性與經(jīng)濟性控制措施。

1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中安全性與經(jīng)濟性的內(nèi)在聯(lián)系

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的是滿足建設(shè)需求，具備一定的安全性。如今，社會對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的經(jīng)濟性要求也隨之提高。在這樣的情勢下，如何協(xié)調(diào)處理土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性與經(jīng)濟性之間的關(guān)系就顯得尤為重要（如圖1 所示）。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員必須嚴(yán)格參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定科學(xué)可行的施工組織規(guī)劃方案，兼顧工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟性。

圖1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

若想兼顧土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟性，首要前提是全面且客觀的分析土木工程設(shè)計中存在的實際問題，進而提出科學(xué)合理的優(yōu)化改進措施?？偟膩碚f，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題集中體現(xiàn)在如下幾方面：

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低

相較而言，我國土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，土木工程建設(shè)質(zhì)量無法達到使用安全的基本要求，這提高了發(fā)生安全事故的概率。尤其是土木工程結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)固性要求、土木工程結(jié)構(gòu)承載負荷力要求以及土木工程使用年限要求等。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計穩(wěn)定性較差

一直以來，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性問題都是建筑行業(yè)乃至全社會重點關(guān)注的問題。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一旦其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全性問題，在工程結(jié)構(gòu)自身延展性的牽制下，都會直接對整個工程項目造成不利影響。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計耐久性不足

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性不足也是重難點問題。我國疆域遼闊，地形地貌多樣化，南北方的氣候環(huán)境條件也存在較大差異。而氣候環(huán)境異常變化對土木工程結(jié)構(gòu)提出了較高的要求。然而，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，大多數(shù)設(shè)計人員忽略了外部氣候環(huán)境因素，極大地縮短了土木工程項目的使用壽命。

2.4 抗震設(shè)計效果不明顯

近年來，地震災(zāi)害頻發(fā)，這也使得抗震系數(shù)設(shè)計成為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點內(nèi)容（如圖2 所示）。然而，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，大多數(shù)設(shè)計人員盲目注重設(shè)計階段的投資成本，對承重墻的負荷力檢測缺乏應(yīng)有的重視。一旦發(fā)生大規(guī)模、高強度地震災(zāi)害，極易導(dǎo)致整體土木工程結(jié)構(gòu)發(fā)生垮塌，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性控制措施

為使土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性達到標(biāo)準(zhǔn)要求，必須對各個環(huán)節(jié)的安全性能加以把控，具體如下所述。

圖2 地震影響系數(shù)曲線

3.1 明確工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

結(jié)合土木工程施工安全事故及以往積累的實踐施工經(jīng)驗可知，缺乏完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是導(dǎo)致安全性問題的主要原因。由于缺乏完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計人員的設(shè)計工作缺乏可參考依據(jù)，而且對突發(fā)事件的處理不及時、不到位，這也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細節(jié)被模糊化處理，增加了工程的安全隱患。針對此，必須進一步優(yōu)化和完善土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計有章可循，優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)的安全性能，保障土木工程項目的質(zhì)量安全。

3.2 積極轉(zhuǎn)變工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理念

為提高土木工程建設(shè)的安全價值，有必要在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計初期積極轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，立足于現(xiàn)代化設(shè)計角度，秉承與時俱進的基本原則，積極引入先進技術(shù)，推動土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的有序開展，完善土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性能。

針對設(shè)計理念落后、設(shè)計成果不符合要求等一系列問題，有必要組織設(shè)計人員學(xué)習(xí)先進的設(shè)計理念，與專業(yè)學(xué)者保持良好的溝通交流，掌握先進的技術(shù)，避免設(shè)計混亂問題。針對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能出現(xiàn)的漏洞，應(yīng)予以高度重視，融合現(xiàn)代化設(shè)計理念，拓展應(yīng)用先進技術(shù)，確保工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)合理性。與此同時，注重設(shè)計工作的細節(jié)處理，制定完善的概念性設(shè)計方案，有效彌補設(shè)計工作的缺陷，使工程結(jié)構(gòu)設(shè)計可以達到安全性的要求。

3.3 增強設(shè)計人員的安全意識與責(zé)任意識

為增強土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)合理性，不僅要融合先進的設(shè)計理念，還需創(chuàng)建完善的現(xiàn)代化設(shè)計模式。與此同時，設(shè)計人員應(yīng)增強安全意識與責(zé)任意識，不斷提高自身的設(shè)計能力，強化綜合素養(yǎng)，使土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計具備一定的安全價值。設(shè)計單位要定期組織設(shè)計人員培訓(xùn)活動，引導(dǎo)設(shè)計人員樹立良好的安全意識，強化設(shè)計人員的安全素養(yǎng)，客觀認(rèn)知結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的意義，從而加強對設(shè)計細節(jié)的處理，提高整體的設(shè)計水平。

3.4 詳細說明工程結(jié)構(gòu)設(shè)計意圖

為保證土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計達到安全要求，設(shè)計人員還需詳細說明設(shè)計方案中的重點內(nèi)容，進一步補充設(shè)計理念，明確關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，使施工人員明確設(shè)計意圖，改善設(shè)計與施工安全水平。再者，對設(shè)計方案的重點內(nèi)容予以詳細概述，通過專業(yè)化的表達，準(zhǔn)確傳達設(shè)計意圖。

4 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的經(jīng)濟性控制措施

為使土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足經(jīng)濟適用性要求，必須加大對設(shè)計工作中有經(jīng)濟保障性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重視，有效彌補設(shè)計缺陷，提高整體設(shè)計工作質(zhì)量與經(jīng)濟效益，具體如下所述。

4.1 以安全性為基本前提

若想增大土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟效益，必須堅持以安全性為基本前提，注重工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)性與規(guī)范性，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化的目標(biāo)。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不能盲目注重設(shè)計階段的投資成本，更不能降低工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全標(biāo)準(zhǔn)，而是要在確保工程結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，選擇最經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。

4.2 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)選型

不同類型、不同規(guī)模的土木工程項目的造價成本也不同，為此，設(shè)計人員需權(quán)衡利弊，選擇最合理、最適用、最經(jīng)濟的設(shè)計方案。比如，在剪力墻框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理布置剪力墻，在保證整體工程結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性的前提條件下，盡可能減少剪力墻數(shù)量，以此達到節(jié)約投資成本的目的。需要格外強調(diào)的是，在追求工程結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟性的同時，還應(yīng)注重優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)的尺寸。

4.3 合理選擇工程材料

為加強土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性，不僅要優(yōu)化設(shè)計選型，還需合理選擇工程材料。在選擇工程結(jié)構(gòu)材料時，既要保證材料的質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)要求，又需嚴(yán)格控制采購成本，增強經(jīng)濟適用性。由此，就應(yīng)在明確工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全價值的基礎(chǔ)上，選擇合理的材料方案，節(jié)約投資成本，確保整體工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。比如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要合理選擇鋼材，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)布局，以提高鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。

4.4 推行限制額度模式

全面推行限制額度模式，是增強土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟適用性的必要條件。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計前，應(yīng)明確限額標(biāo)準(zhǔn)，約束工程設(shè)計，確保工程結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足安全性與經(jīng)濟性要求。通過合理運用限制額度模式，對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行全面且深入的分析，將實際投資成本控制在預(yù)算范圍內(nèi)。一旦超過預(yù)先范圍，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行修正，加強工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)性與經(jīng)濟適用性。

5 結(jié)語

綜上所述，只有全面且客觀的分析土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的實際問題，從安全性與經(jīng)濟性角度出發(fā)，提出切實可行的優(yōu)化改進措施，轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，合理選擇工程材料，且推行限制額度模式，才能全面提升工程整體設(shè)計水平，延長土木工程項目的壽命，進而創(chuàng)造理想效益。