關于土木工程結構設計安全性與經濟性的探討

段改霞

摘 要：近年來，隨著社會經濟的發展和人們生產生活的需要，土木工程項目的數量越來越多，與此同時發生的工程事故也日益增加，各種工程大樓、公路橋梁事故屢見不鮮，這樣的工程不僅浪費了國家大量的人力、物力、財力、更給人們的生命財產安全帶來了嚴重的威脅，在進行土木工程結構設計過程中，首先要確保工程結構的安全性。同時為了獲得更大的社會效益和經濟效益，還應充分考慮土木工程結構設計的經濟性。本文主要對土木工程結構設計中的安全性與經濟性進行了分析。

關鍵詞：土木工程；結構設計；安全性；經濟性

中圖分類號： TB482文獻標識碼： A

引言

對土木工程進行結構設計，涉及到安全問題和經濟成本的問題，也是兩個最核心的問題。一方面由于設計或施工管理不善的問題發生了很多事故，例如橋梁的坍塌、地鐵的下陷、樓盤的倒塌等造成巨大的經濟損失，結構設計問題向土木工程行業提出了嚴峻的挑戰，工程質量的終身制雖然有效地提高行業的整體質量，但是由于設計者的作品缺乏人文性和當代性，在責任的沖擊下，影響著建筑結構的安全。另一方面在當前市場經濟條件下，如果一味的追求工程結構的安全性和各項使用性能，將會無限制的增加工程投入的成本，導致工程項目的盈利能力不斷下降，這些都不利于建設企業和市場經濟的穩步發展，因此需要將兩者結合起來考慮，在保證安全的基礎上達到成本最小化經濟利益最大化的目的。

一、當前土木工程結構設計存在問題概述

1、土木工程結構設計安全性與經濟性的關系

實際施工中，沒有經濟性約束的設計會造成結果與投資間的差距增加，提高安全性就會增加成本投入。由此可見安全性與經濟性是相互矛盾的兩個主題。例如，材料質量是安全性的體現，而安全性的增加也是通過提高材料質量實現的。綜合經濟要求，設計者需要對材料的性價比來進行考量，衡量經濟性的重要指標就是建筑的強度和成本的比較。在這樣的要求下，經濟性與安全性成為了平衡結構的重要依據。

2、土木工程結構設計存在的問題分析

（1）工程設計的整體牢固性不夠。整體的牢固性是建筑質量的生命線，即使在使用過程中，發現局部的質量問題也不影響建筑物的安全性，因為不會出現大面積的坍塌，不至于造成嚴重的生命財產安全。土木工程的結構的設計一定有自己的冗余度和良好的延展性，這是關系到建筑物整體牢固性的問題，良好的結構設計可以應付各種自然災害和各種人為失誤造成的后果。

（2）抗震能力因素的設計偏小，在一般的建筑結構設計，設計的重柱的橫截面積不夠大，雖然減低了工程的成本但是容易在外來的壓力下受損、開裂等，不僅影響了使用年限，也威脅著建筑安全，經受不住自然災害的洗禮。

（3）土建結構工程的耐久性安全性差。我國氣候環境不同，要求結構設計也應不同，我國面積廣大，氣候條件不一，如何根據氣候條件進行結構設計在相關的法律上也沒有明確的規定，缺乏規范性。我國土建結構的設計與規范，把土建結構工程耐久性的重點放在各種荷載作用下的結構強度要求上，而對環境因素的作用的要求則相對考慮的比較少或者基本不考慮。而混凝土結構因剛進的銹蝕導致結構安全事故降低了土建結構的使用壽命的問題十分普遍，不僅設計單位忽視了其嚴重性，使用者也沒有足夠的認識，其嚴重程度已經大過因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害。

（4）結構設計的規范低于國外水平，從結構工程設計的整體性研究，安全涉及到很多方面的因素。建筑結構的最大承載力、牢固性、耐久性等都影響著結構的安全。

二、土木工程結構設計安全性如何提高

1、在設計過程中，應當優先行業內的設計單位進行設計，選擇資質高經驗豐富的設計單位作為設計主體，這樣的設計企業往往具備豐富的經驗和先進的設計設備。同時專業人員的素質也相對較高。因此在設計中可以很好的提高設計質量，可為結構設計的安全性提供保障。

2、注重對設計文件的說明。設計文件的細節說明是施工人員進行施工操作的重要提示內容，因為施工人員的素質差異較大，設計者應當注重對這些說明的表述質量，既簡單又準確，尤其是在較為復雜上的設計中更應當對每一環節具體設計思路和操作方法加以說明，以此來保證在施工中結構的安全性與設計的安全預期方向一致。

3、在設計中應當對相應的設計理論進行完善和提高，即對一些概念性的設計做比較深入的了解，并保持設計思路清晰，當前概念結構設計已經成為了保證結構安全性的主要設計思想。例如對材料進行選擇時，進行全面的安全性評價，同時利用精確地計算對概念設計進行驗算，以獲得較為穩妥的結構模式，提高建筑的安全性。

4、在設計中做到全面準確。應當利用科學化、系統化的管理對整個結構設計的項目進行細化，將設計的項目和內容進行細致劃分，對項目的子項目進行完善和審核，這是為了避免在設計中對某個項目或參數漏算而導致結構的安全性下降所采取的有效手段，所以在設計中應當對整個過程進行細致而嚴格的管理、監督、審核、確保設計項目完整準確。

5、嚴格控制設計變更，工程結構設計是一項系統工程，在設計之間相互銜接，每個結構之間都有必然的相互關聯。某個結構因為施工條件限制而需要改變，不止是此結構的施工工藝和安全性能會發生改變，更會影響到與之相關的結構性能的變化。所以保證結構設計的安全性時，應對施工中可能出現的問題認真分析，采取多個思路，盡量提供柔性設計，適應現場的施工條件，既要減少變更也要適應某些變更，將影響范圍控制在最小。

6、加強過程監管發現問題及時修改，設計文件審核實施后，設計單位與施工單位要保持聯系，及時糾正施工人員的理解偏差，對發現的問題要及時核對設計，對于施工人員提出的建議要給予足夠的重視。

三、土木工程結構設計經濟性如何提高

1、在保證經濟性方面可以利用投招標進行設計方案、造價等綜合性的評估和選擇，即在項目設計前就對經濟性進行一定限度的控制，利用專業的設計單位所提出的設計報價形成一個清晰的經濟性指標，以此降低成本的浪費。

2、在施工中應協調好各個相關部門的關系，以獲取更多準確的基礎資料，以此降低成本。土木工程中結構設計涉及到的不僅僅是單純地施工問題，還需要大量的輔助性資料和工作。例如地址勘察的資料和數據，檢驗檢測數據等，因此設計人員應當再設計中與多個相關部門進行合作，利用全面的資料和數據來輔助提高設計的經濟性。因為環境氣候、地質結構等因素將對設計的標準和安全需求產生一定的影響，也會影響到結構設計的經濟性。

3、在結構設計中應當鼓勵設計人員采用靈活的設計思路和方法，不要一味的利用標準圖進行設計。采用標準圖雖然可以降低設計工作量，加快結構設計的進度。也可以相對減少設計失誤率，但此種設計方式往往不利于降低工程結構造價，因為標準圖設計是按照相應的安全規范標準進行標準圖形選擇，而高標準意味著高成本，因此在設計中應當發揮設計人員的能力在設計中利用合理的結構方式既能保證安全又能降低成本。

4、設計中應當控制多個參數設計的問題，如鋼筋混凝土結構設計會涉及到較多成本和安全因素，像材料、面積、截面形狀、鋼筋數量等，這些參數的設計都將影響結構的安全性和經濟性。在設計中應當進行多種設計方案的評估與選擇，即通過參數的變化和選擇進行綜合衡量，盡量用主要參數控制經濟性和安全性的協調。

結束語：

土木工程結構設計是建筑安全性和經濟性的根本保證，在進行建筑工程的結構設計中，堅持安全第一的原則，以安全促進企業的發展，保證建筑設計和施工的經濟性，以建筑物的安全性為基礎前提，節省成本，減輕企業的經濟負擔，將二者有效結合起來。利用科學的管理和設計方式才能使得安全性和經濟型的和諧統一。同時也應提高設計人員的專業知識和能力，遵守安全設計規范，提高其鑒別質量安全的能力，積累豐富的實戰經驗，以確保每一個建筑設計結構的安全，切實保障人民生活質量的進一步提高。

參考文獻：

[1]朱來慶.淺談土木工程結構設計中存在的問題及對策[J].黑龍江科技信息,2012.5.

[2]楊振勇,土木建筑工程結構的安全設計探討[J]科技風.2011.11

[3]薛楊清.土木工程結構設計安全問題分析及策略研究[J].建設科技,2010(9).