土木工程结构设计中的安全经济性

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摘要：土木工程往往都有较大的规模和社会效益，设计的投资金额也往往较大，如何保证土木工程结构设计中的安全性和经济性，是设计人员要认真思考的问题。本文分析了当前土木工程结构设计中存在的哪些问题，提出了一些应对策略。

关键词：土木工程；结构设计；安全性

一、土木工程结构设计中存在的问题

1.土木工程设计结构的牢固性较差

土木工程结构设计时是否考虑到了安全性和经济性，决定了整个建筑竣工后建筑能否安全稳定的使用。因此，必须重视土木工程建筑结构的可靠性、牢固性设计。当前在我国许多土木工程中都存在结构松散、可靠性低的问题，使得我国的土木工程结构设计质量始终无法提升。要提高土木工程的结构稳定性，需要从整体入手，仔细考虑各处细节，结合工程所在地的自然特点，基于土壤特性，推敲工程结构设计，让建筑投入使用后，即使出现部分损坏，也不会给建筑整体带来危险。

2.结构耐久性方面存在不足

我国地理风貌多样，不同地貌之间生态环境、自然条件有很大差异。一般的建筑工程中都会使用钢筋和混凝土，而土壤中的水分和土壤的温度以及空气的酸碱性会对钢筋和混凝土产生腐蚀，导致土木工程无法达到预期寿命。这主要是因为在设计土木工程的结构时没有充分考虑外界环境对工程结构的影响，给结构安全埋下了隐患。

3.承重柱截面积设计过小

在一些非地震带地区，设计人员会采用减小承重柱建面积的方法来降低受力分析的难度。这样的做法在某些情况下会出现问题：外力作用较强时，柱梁很容易断开，给房屋的安全使用带来威胁。一旦发生地震等地理灾害，这样的房屋很容易倒塌，造成人员伤亡。

4.结构设计安全性和经济性要求规范的缺失

随着近年来我国的建筑行业发展，我国建筑设计相关的法律也在不断完善，但与一些发达国家相比还是存在一些漏洞，在质量监管方面也有较大的问题，难以完成监理工作的要求。此外，部分建筑公司的结构设计、施工工艺和后期养护技术存在偏差，对出现的安全隐患只解决表面问题，忽视了内部关键性问题。

二、土木工程结构设计中的安全性与经济性分析

1.提高土木工程结构设计安全性和耐久性的策略

1.1逐步完善相关的规范标准

新的技术和用具不断被研发和用在结构设计工作中，土木工程的结构设计工作有了很大进步。而为了加强结构设计的安全性，还应该设定相应的设计规范和标准。只有相关部门尽早推出完善的设计土木工程结构设计规范，才能确保设计人员在设计时做好结构安全，提高土木工程质量。为了保障土木工程的结构设计，一方面国家相关的部门应该尽快制定和推出与土木工程结构设计相关的规范标准和监督方法，从法律角度约束设计人员的行为；另一方面土木工程结构设计的从业人员要及时、自觉地去学习相关的法律、规范，并在工作中自觉地去遵守这些标准。

1.2定期全面地对土木工程进行安全检测

每一个土木工程都对建筑企业有着重要的意义，而土木工程往往都具有较大的社会影响力，其建设的安全性必须要受到严格的监督。土木工程安全监督需要根据相关的监督制度进行，要加强监管力度，完善管理制度，明确施工责任和人员的奖惩。施工中采取合理的奖惩制度可以督促和激励施工人员提高施工质量，用科学的检测手段来检查施工质量，才能保证土木工程的安全性。

1.3转换层的设计

土木工程结构设计时可以通过合理地运用转换层结构来增强建筑的承载力。转换层可以将建筑承载的力转换到其他受力体上，从而降低上层结构对下层建筑和地基的压力。因此在使用转换层结构时，要注意在转换层上选用质量好的混凝土，并注意混凝土施工过程，满足转换层对混凝土施工的要求。

1.4内力组合的设计

在土木工程结构设计时要注意内力组合，参考建筑的承载力抗震指数。首先要注意内力组合选择的材料，材料的强度必须要达到结构的抗震要求，尽量选择抗震能力强的材料。根据受弯梁、偏压柱、受剪及构件承载力等因素进行系数调整，提高建筑结构的承载能力。

1.5增加结构的耐久性

在进行土木工程的结构设计时，一般设计人员都会把目光投注在工程建设的安全性和建筑的使用寿命上，相对来说对环境对工程的影响的关注要少得多，而这些环境因素往往会在一段时间的使用后，对钢筋和混凝土产生腐蚀，降低工程的耐久性和安全性。由于忽略了这些因素，土木工程的安全性很难保证，经常会出现大大小小的问题。一般设计图纸在绘制完成并经过审核后，就很少再修改，但在施工中难免会发生意外需要修改设计。因此在施工过程中，施工人员和设计人员还要继续保持联系，及时沟通，当施工中遇到问题、难题，应及时通知设计人员来核对图纸、解决问题、修改设计，否则易造成重大事故的发生。

1.6加强建筑结构的刚度设计

刚度设计是建筑结构设计中的关键要素，其对于建筑结构的牢固性以及安全性有重要的影响，所以要加强对建筑的刚度设计。由于设计人员设计理念和业务水平不同，在设计时水平有很大差别，这也就导致了采用设计方案所需资金不同。土木工程的抗震性能和抗侧移刚度有很大关系。一般在土地较好岩基埋深较浅的地区，地基多采用桩基的形式，而建筑的主要压力会落在微化的岩层当中，而地基本身稳定性和强度较高，就可以适当降低对抗需强度的要求。可以降低至以结构极限变形能力为主。

2.提高土木工程结构设计经济性的措施

2.1合理评估设计方案，降低工程造价

成本控制是为了充分发挥投资金的效用，减少资金浪费。设计时应该对施工进行分段，预先编制工程量，并做好施工计划，避免在施工中出现工序混乱导致成本浪费。工程造价管理中预管理非常重要，对施工中要支出的各项费用提前做好规划，形成一个清晰地经济性指标控制系统。

2.2对成本进行控制

成本控制是帮助土木工程提高经济效益的重要手段。要做好成本控制，要从招投标阶段做好工作。首先建设单位要制定招标准则，使招标更加公平、公正。在招标过程中，招标人员要对投标者的设计方案进行多方面的考虑，并设立监察机构，杜绝招标中出现的贪贿、谋私的行为。在保证建筑设计结构安全性的前提下，考虑建筑造型的艺术性。

2.3选取合理的标准图

从分析当前的形式上看，在建筑设计过程中，为了使建筑设计更加规范，也为了减少工程设计者的负担，很多施工招标部门都会以施工标准图来解决上述问题。工程标准图在施工中可以减轻设计人员的工作负担，根据标准流程进行施工速度更快，其经济性和安全性都比较突出。但在比较复杂的工程中，标准图很难满足对功能的要求。

2.4结构设计合理性和经济性的结合

设计时除了关注建筑的功能，还要在保证质量的基础上，选用经济性较好的施工方案。在不过度增加经济成本的条件下，尽量选用性能出色的施工材料，做到安全性和经济性的协调，真正实现建筑结构设计优化。

结语

土木工程的安全性和经济性是结构设计时设计单位要关注的重点，其设计水平与建筑建成后能否达到预计寿命，并为人们提供安全稳定的居住环境有重要的联系。

参考文献 

[1]李凯.基于安全性、经济价值前提下的土木工程结构设计[J].中国建筑金属结构，2013（20）：79.

[2]陈英鹏.浅谈住宅的舒适、安全、经济多样化设计[J].科技信息（科学教研），2008（3）：76.

[3]任喜禄.浅谈土建结构工程的安全性[J].水利建设与管理，2008（4）：41-42.

作者:杨洋 单位:宁夏吴忠市自来水有限公司