土木工程的結構設計方法

梁霞

摘 要：結構生命周期理論認為，土木工程結構均是人們運用自然物質和改造自然所產生的結果，因而不論是鋼結構工程，抑或是混凝土結構工程均存在使用期限。以生命周期理論為基礎，可將土木工程分為幾個階段，分別為：策劃、設計、施工、運營及報廢等。

關鍵詞：生命周期；土木工程；結構設計；工程生命周期設計

1 前言

本文主要通過以結構生命周期為基礎，構建并闡明了工程生命周期設計價值體系，并以此為基礎，提出了關于工程生命周期設計流程及可行性方案，以供業內人士交流探討之用。下文就以土木工程為例，細述以結構生命周期為基礎的土木工程其結構設計方法。

2 簡析基于結構生命周期進行土木工程結構設計的本質

傳統土木工程結構設計所關注的重點僅僅包含以下幾個方面：其一為土木工程設計至投入運營所需的成本；其二為工程質量；其三為工期規劃。且我國目前均按照專業對工程設計予以劃分，因此實際上上述三大設計板塊于操作過程中是相互獨立的。顯然，三大板塊相互關聯也相互制約，加之結構生命周期理論于工程中的廣泛應用，傳統土木工程結構設計被工程生命周期設計理念所代替已經成為了時代之必然趨勢。

工程生命周期設計理念同傳統設工程設計所秉承的理論存在顯著差異，該種設計方式是從工程結構整體出發，綜合考量設計目標、設計流程及設計技術等要素的一種優化方案。從本質上而言，該種設計方式便是以設計目標為導向，遵從正確的價值體系，跳脫于傳統工程結構方案之外，將相互獨立的子工程系統和設計要素進行協調和整合，由此實現工程設計的可持續發展。其中，所謂的正確價值體系是基于當前我國經濟形式和相關政策而提出的，故而具有科學生態發展觀及可持續發展等指導思想方面的考量。

細述來說，工程生命周期設計的價值體系至少涵蓋經濟價值、環境價值及可持續發展價值三個方面。其中，經濟價值由工程的商業性所決定，因此土木工程設計目標應當包含確保工程的安全性和可施工性。而環境價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，因而工程設計目標應當確保工程生命周期成為最優方案，具有環保性和可回收性，以充分利用資源。此外，工程可持續發展價值是為了滿足人類持續變化需求而提出的一種價值觀，也是滿足工程、環境、人類三者之間和諧共存的一種高層次要求。

3 關于工程生命周期設計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進行土木工程結構設計應當秉承工程價值體系主要觀念。因此，在進行工程生命周期設計時，應當以工程價值體系作為指導思想，再而結合工程指導思想，先行將工程生命周期總體目標按照目標設計方法予以結構分解，而后以此為依據建立完整的土木工程分解結構。最后以分解結構為目標進行方案設計，協調和整合各項目標設計方案及分解結構設計方案，以推動工程生命周期設計方案的完善和形成。

可見，以結構生命周期為基礎進行土木工程的結構方案設計是一項復雜且龐大的作業。在工程生命周期設計方案的完善和形成之后，可以將設計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計方案的完成，只有工程施工過程中依照設計方案完成工程結構建設，確保壽命周期等設計目標的實現，方可認定工程生命周期設計方案已完成。細化闡述工程結構周期設計完成的實現手段，主要在于以下幾點：

第一，明確工程生命周期設計的價值體系，以便為工程生命周期設計方案的制定提供完備依據。目前，工程設計均是遵循專業而進行劃分的，而土木工程機構設計便包含了結構、受力等六個專業。因此，為了確保六個專業設計項目與工程生命周期設計的價值體系觀念相符，則應當要求每一個專業在以結構生命周期為基礎進行土木工程結構設計時，對本設計方案是否符合設計理念的目標要求，從而確保目標的安全性和可施工性。

第二，以專業目標為制定工程設計方案的基石。在確定各個專業已經符合設計理念的目標要求之后，即可根據這些設計目標制定土木工程結構設計方案，并予以逐步完善。

第三，集成個專業設計力量以組建專業的土木工程結構設計團隊。如上文所言，土木工程設計共涉及六個專業，因此為確保各個專業之間建立良好的協作關系，各個專業的設計團隊應當保持有效的溝通交流，從而完善各個專業之間的配套關系，促使設計工作的順利開展，以為工程生命周期設計方案的實現提供保障。

第四，聽取和吸納工程承包商及業主對于產業結構設計工作的建議。土木工程的業主是指在工程投入運營之后的使用者，其意見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計應當具有經濟價值這一價值觀念，在設計階段或完善設計階段可以聽取業主要求，適當吸取其建議。工程承包商是指設計方案的施工方，他們是施工方案的實施者，對于施工方式是否具有可施工性最具有發言權。因此為了保障設計方案的可行性應當方案設計過程中，咨詢承包商，吸取其施工經驗，最大限度地提升工程設計計劃實現的可能性。

第五，在工程施工階段，設計單位應當同工程承包商保持良好的共同交流關系，以便隨時協商，確保設計方案的順利實現。確保承包商依據工程生命周期設計方案來進行施工是實現生命周期設計目標的重要途徑，而工程施工過程中時常會出現一些意外情況。因此，設計單位應當與承包商保持溝通協作關系，對于因為客觀原因需要更改設計方案的情況，應當及時同對方溝通給出解決方案，對于施工過程中出現的各類疑問也應當及時給予回復，以便承包商可依據設計方案完成作業，實現壽命周期的設計目標。

4 結束語

綜上所述，以結構生命周期為基礎進行土木工程的結構設計，需要以工程生命周期設計的價值體系為指導目標，而保障該項設計方案的目標實現，則需通過多方協作，集合各方力量，規避傳統工程結構設計模式的諸多弊端。

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