土木工程结构设计的安全性与经济性探究

土木工程结构设计的安全性与经济性探究

刘毅豪

刘毅豪

中铁第六勘察设计院集团有限公司天津市300000

摘要：科技的进步，促进工程建设事业得到快速发展。土木工程结构设计中，为了最大限度的减少工程质量事故的发生，相关设计人员必须要在保证土木工程结构安全性能的情况下，尽可能的提高土木工程结构设计的经济性，这就对我国建筑行业特别是土木工程结构设计领域的从业者提出了更高的要求。本文就土木工程结构设计的安全性与经济性展开探讨。

关键词：土木工程；结构设计；安全性与经济性

引言

安全性与经济性作为影响土木工程设计最关键的两个方面，直接影响着工程效益与质量。从国内土木工程发展现状来看：经常出现工程事故，让建筑业不得不承担经济损失。为了减小工程施工的爆发率，相关人员必须保障土木工程设计的安全性与经济性。

1我国土木工程结构设计现状及存在问题

1.1土木工程结构整体稳定性不足

土木工程的建设质量直接关系到整栋建筑物的稳定性与可靠性。但是建筑在使用过程中常常会存在局部的质量性问题，这些质量问题有时并不会对建筑的牢固性造成显著影响，通常情况下也很少会引发严重的大面积坍塌事故，产生的经济财产损失也微乎其微。但是只要存在质量缺陷，就势必会导致整体稳固性的降低。由于土木工程结构本身具备一定的延展性，因此只要提高对土木工程结构延展性设计的重视，设计一定的冗余度，提高结构设计整体稳定性，才能使建筑在后期建设使用中不会产生太大问题。

1.2建筑物耐久性不足

建筑工程结构设计对建筑物的耐久度有着非常直观的影响，若结构设计不足够严谨，则会造成建筑物耐久度的削弱情况。此类问题在诸多的实际操作中较为常见，个别设计师会存在考虑问题不够周全的情况，虽然项目最终也会顺利竣工，但建筑的质量得不到保障，且对建筑物的耐久度会造成极大程度的削弱。

2有效提升土木工程结构设计安全性的措施

2.1深化土木工程结构的具体设计

第一，进行剪力墙设计时的注意事项。首先，剪力墙结构的平面设计应该遵循对称原则，墙面结构的承重力与质量中心点要完全重合，既要保证受力均匀，同时又要避免墙体歪斜。剪力墙结构的设计应采取内外结构形式，两面对其拉直，除非必要否则应避免采用单面墙结构，从而防止墙体在遭遇地震等自然灾害时，因自身刚性不足而倒塌。需要注意的是，剪力墙结构的设计应注意控制剪力墙之间的距离，强化其抗侧力性能，并扩展剪力墙的空间延展性。其次，要根据不同级别、不同类型的剪力墙刚度，来进行边缘构件的设计。一般情况下，剪力墙边缘构件大体分为有约束以及无约束两类，有约束边缘构件的截面承重力要比无约束边缘构件超出近一倍，且极限楼层位移角也多了一倍。第二，进行钢筋混凝土构件设计时的注意事项。在土木工程建设项目中，钢筋混凝土结构可以最大限度的承受外力。因此，在设计钢筋混凝土结构时，首先要充分考虑混凝土自身的配比与调制，通过精确计算构件截面的承载力，严格将裂缝控制在合理范围内，并适当增加混凝土强度，提高构件本身的耐久性。其次，为确保混凝土的工作性能，在设计混凝土结构时，还需要注意防渗能力的设计，在浇筑堆砌混凝土时，要注意养护的方式方法，尽量减少或避免裂缝的产生。另外，还需结合土木工程项目的实际要求，设计出合理的结构框架，重点考虑关键部位的结构形式，使得所有混凝土构件能够协同受力，最大限度的提高结构的整体性能。

2.2强化安全性控制的有效管理

通过有效的管理工作，能够实现对结构设计安全性的掌控，其管理可使用采用监理审查制度进行。在项目的设计阶段，也需对设计概念图与其他细节进行严谨的核实查验，首先，应将结构设计所要达成的安全性能作为设计第一参照，具体的问题才能够得到及时的发现与解决。只有将所发现的问题逐一排除，才能使结构设计的质量跃至一个全新的高度，也能更好地保障项目安全性。

2.3土木工程运用新型材料

土木工程结构设计当中利用新型材料，提高土木工程结构设计的安全性。伴随着国家经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，科技已经开始进入到生活的各个方面。土木工程方面也开始涌现出许多新兴的材料，并且广泛的应用到土木工程施工当中，进而推进国家土木工程建筑的发展。比如在土木工程当中利用纤维复合的材料，具有很大的优势，减少材料成本，提高土木建筑质量，提高安全性。

2.4提升设计人员安全意识

设计人员安全意识的提高能够使结构设计的安全性更有保障。以实际来看，在诸多的项目施工中，较多设计人员的专业素养与专业技能功底并不扎实，不仅对各类相关专业无法处理，且自身的安全意识也极为薄弱。结构设计对建筑的整体性能有着最直接的影响，同时也是建筑物安全的基本，倘若设计师对安全问题有失考虑，或在项目的设计中忽略，其所带来的结果必然是诸多后顾之忧。

3有效提升土木工程结构经济性的措施

3.1标准图集的选择要合理

一般情况下，设计单位会选择国家标准图集来提高土木工程结构设计的规范性与可行性。而标准图的使用也能从另一个角度减轻设计人员的工作量，缩减设计时间，并且大大降低设计错误出现的几率，从而有效减少工程成本。如果土木工程项目本身的规模较小，就可以选择使用标准图，并且可以同时满足经济性与安全性两方面的要求。然而如果土木工程的规模较大，且设计相对复杂、施工周期长，使用标准图则有可能会不断增加工程的实际成本。这是因为标准图在设计过程中会比较保守，一旦工程工期很长，则很容易与社会、时代发展脱节，并不会对土木工程施工带来明显帮助。因此，是否选择、如何选择标准图集需要结合工程的实际状态而定。

3.2成本管控的有效进行

在土木工程结构设计经济中，成本应被首要管控。对工程项目的构成内容来说，成本管控是其中的一个关键点，其能够对招标、投标进行合理的控制，与结构设计相关的招标、投标的项目分类也数不胜数，只有在每一项的采购上进行合理的成本管控，并严格实施到项目的运输当中，才能够严谨地进行招标、投标工作，从而找到可信度极佳的合作伙伴，获得优质的建筑原材与设备。

3.3做好部门协调

在结构设计中，必须灵活使用设计思路，打破思维局限，这样才能充分发挥能动性，选用实用性与科学性兼顾的结构设计形式，从而保障整个结构设计的合理。由于建筑工程牵涉施工与部门辅助，例如：数据监测等。因此，在现实工作中，必须协调部门关系，做好信息共享与互通，这样才能保障设计的科学性与经济性。

3.4对参数考虑周全

部分复杂的工程项目在展开结构设计时期，要考虑比较多的参数。这部分参数的安全性将直接对总体土木工程质量产生影响，所以在土木工程结构设计当中要避免产生多个参数质量累计的现象。只有严密的对这部分参数进行计算才可以把安全事故出现率降到最小。比如：针对钢筋混凝土的结构构件进行设计时，一定要充分考虑到截面形状、用量、尺寸等参数，如果不能全面进行考虑，那么所设计出来的方案将会存在很大差异。因而一定要满足强度与构造的对应条件。全方位的考虑才可以提高土木工程结构设计的美观程度，解决经济问题。土木工程结构设计当中所涉及到的高宽比限值必须要做到精准。

结语

综上所述，安全性以及经济性是目前评价土木工程结构设计的关键性指标，同时这也会直接影响到整个土木工程的社会价值以及经济价值。基于此，相关设计人员应该在设计土木工程结构时，必需明确土木工程的用途、设计标准以及设计要求等情况，做好土木工程结构的具体设计，选择合适的标准图集，在保证质量的前提下有效降低成本，确保土木工程结构设计既能满足相关标准，同时又可以实现土木工程结构设计安全性与经济性的平衡优化，为今后的土木工程设计积累宝贵经验。

参考文献：

[1]王建宁.分析土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].科技创新导报，2017（36）.

[2]余添朋.提高土木工程结构设计中的安全性及经济性的方法分析[J].江西建材，2016（14）：9-10.