土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性與經(jīng)濟(jì)性分析

李洪濤

摘要：文章首先闡述了土木工程的基本特性，進(jìn)而分析了土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上從安全性與經(jīng)濟(jì)性的角度提出土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計策略。期望通過本文的研究能夠?qū)ν聊竟こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的提升和經(jīng)濟(jì)效益的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：土木工程；設(shè)計；安全；經(jīng)濟(jì)

1土木工程的基本特性

所謂的土木工程具體是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱，其中既包含各類技術(shù)活動，如設(shè)計、施工、勘測、維護(hù)維修等，還包括各類工程設(shè)施，如房屋建筑；公路鐵路；橋梁隧道、港口堤壩、機(jī)場、電站等等。正是因為土木工程中所涉及的這些內(nèi)容使其具備了如下特性：

1.1綜合性

通常情況下，一項工程設(shè)施的建造需要經(jīng)過三個階段來完成，即勘查、設(shè)計、施工，整個過程中涉及諸多的學(xué)科和技術(shù)，如水文地質(zhì)勘察、測量技術(shù)、建筑經(jīng)濟(jì)、計算機(jī)技術(shù)等等，故此，土木工程是一門涉及范圍十分廣闊的綜合性學(xué)科。近年來，隨著工程實踐的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步，使得土木工程出現(xiàn)了諸多分支，如供熱工程、特種工程結(jié)構(gòu)等等。

1. 2實踐性

在很長一段時期內(nèi)，土木工程都是借助大量的工程實踐來總結(jié)成功的經(jīng)驗，并從失敗中吸取教訓(xùn)，這也是其不斷發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。力學(xué)與土木工程實踐的結(jié)合是從17世紀(jì)開始的，在不斷地發(fā)展中現(xiàn)已經(jīng)形成了結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、巖體力學(xué)等等，為工程建設(shè)提供了強(qiáng)有力的理論和技術(shù)支撐。

1. 3統(tǒng)一性

土木工程的統(tǒng)一性主要體現(xiàn)在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)這兩個方面上。人們在建造一項工程設(shè)施，總是力求以最為有效的技術(shù)手段和最少的資金投入，來滿足使用者的實際需求。大量的工程實踐表明，工程的經(jīng)濟(jì)性與各項技術(shù)活動有著極為密切的關(guān)聯(lián)，其總體投資和建成后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益均是衡量工程經(jīng)濟(jì)性的重要標(biāo)準(zhǔn)，只有使技術(shù)與經(jīng)濟(jì)達(dá)到完美的統(tǒng)一，才能建設(shè)出經(jīng)濟(jì)實用、安全穩(wěn)固的工程。

2土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀分析

從目前國內(nèi)土木工程的總體情況上看，其結(jié)構(gòu)設(shè)計存在以下不足之處：

2.1結(jié)構(gòu)耐久性方面存在不足

我國地大物博，各地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境存在較大的差異，同時，絕大多數(shù)工程中都需要以鋼筋、混凝土作為主要材料，而土壤的溫度、環(huán)境的濕度以及空氣中的酸堿度均會對鋼筋混凝土造成一定程度的影響，從而縮短其使用壽命，由此一來便會導(dǎo)致土木工程結(jié)構(gòu)的耐久性下降。造成土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計耐久性不足的主要原因是在設(shè)計過程中，忽視了環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)的影響，給結(jié)構(gòu)安全埋下了隱患。

2.2結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性不足

通過對一些土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，部分工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計穩(wěn)固性嚴(yán)重不足，由此導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)自身的承載能力較差，安全性堪憂，一旦發(fā)生地震、爆炸等事故，很容易引起結(jié)構(gòu)倒塌，輕則會給造成經(jīng)濟(jì)損失，重則會引起大量的人員傷亡。

2.3設(shè)計中常出現(xiàn)概念混淆的現(xiàn)象

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有的設(shè)計人員由于專業(yè)水平不高，經(jīng)常會將承重柱與構(gòu)造柱的設(shè)計搞混，從而嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大了安全事故的發(fā)生幾率。構(gòu)造柱是磚混結(jié)構(gòu)建筑中的一個重要組成部分，它與梁柱配合使用，能夠防止墻體裂縫，有助于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身的抗震性能，如果在設(shè)計時將構(gòu)造柱當(dāng)做承重墻，一旦建筑遭遇地震，在地震力的作用下，因構(gòu)造柱比承重柱的強(qiáng)度低，所以很容易引起結(jié)構(gòu)沉降、開裂等問題，嚴(yán)重時甚至?xí)斐山Y(jié)構(gòu)倒塌。

3基于安全性與經(jīng)濟(jì)性的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計策略

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，保證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定、耐久是最為重要的前提，并在這一基礎(chǔ)之上，盡可能節(jié)約工程成本，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)。

3.1提高結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計的有效措施

為了有效提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性，可采取如下措施：

3.1.1逐步完善相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，推動了結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計的規(guī)范，想要使設(shè)計出來的工程結(jié)構(gòu)具有足夠高的安全性，就必須在設(shè)計過程中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。為此，加快制定并逐步完善與土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要，這既是確保高質(zhì)量工程的前提，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的有效保障。一方面國家有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加快土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方面規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定，以此來對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行規(guī)范；另一方面結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對國家及行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)真學(xué)習(xí)和嚴(yán)格執(zhí)行，確保設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定、持久耐用。

3.1.2增強(qiáng)設(shè)計人員的安全意識。由于土木工程涉及的范圍較廣，其中很大一部分都與人們的生產(chǎn)、生活相關(guān)，若是工程結(jié)構(gòu)存在安全隱患，則會威脅到人們的生命、財產(chǎn)安全，鑒于此，必須不斷提升結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的安全意識，使其充分認(rèn)識到自身工作的重要性，并在具體設(shè)計中本著安全第一的原則。此外，還應(yīng)加大對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的培訓(xùn)力度，借此來提高他們的專業(yè)水平和操作技能，使之能夠更好地處理結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種問題，進(jìn)而確保設(shè)計出來的工程結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)固。

3.1.3對設(shè)計方案進(jìn)行科學(xué)評估。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計方案的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和穩(wěn)定性，它是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提和基礎(chǔ)。為此，應(yīng)當(dāng)從安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性等方面對設(shè)計方案進(jìn)行科學(xué)評估，借此來確保結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。在具體評估過程中，應(yīng)當(dāng)委任有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)，并嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定要求進(jìn)行，并以評估結(jié)果為依據(jù)對設(shè)計方案中存在的不足之處進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而使設(shè)計更加合理。

3.2提升結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)效益的途徑

在確保土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步降低設(shè)計成本，以此來提高經(jīng)濟(jì)效益，具體可從以下幾個方面著手：

3.2.1強(qiáng)化成本控制。應(yīng)當(dāng)在土木工程招標(biāo)階段選擇設(shè)計部門時，嚴(yán)格執(zhí)行招標(biāo)規(guī)則，確保招標(biāo)工作公正、公平、公開，并以經(jīng)濟(jì)性為著眼點對參加競標(biāo)部門給出的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行綜合評審，從中選出安全性最高、成本最低的方案。

3.2.2合理選擇標(biāo)準(zhǔn)圖。現(xiàn)階段，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為進(jìn)一步規(guī)范工程設(shè)計，并減輕設(shè)計人員所承擔(dān)的責(zé)任，通常都會選擇標(biāo)圖。大體上可將標(biāo)準(zhǔn)圖的優(yōu)勢歸納為以下幾個方面：有利于減少設(shè)計工作量；能夠有效防止各種錯誤的發(fā)生；有助于加快工程施工進(jìn)度；有利于對工程安全性和經(jīng)濟(jì)性的監(jiān)控。需要特別注意的一點是，標(biāo)準(zhǔn)圖適用于中小型工程設(shè)計與施工，若是將之應(yīng)用到大型的工程項目中，則會導(dǎo)致成本增大。所以在具體設(shè)計中，必須結(jié)合工程的實際情況，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)圖。

3.2.3加強(qiáng)聯(lián)系與溝通。土木工程結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，從設(shè)計到施工需要多個部門協(xié)作配合來完成。由于其中的部門較多，若是聯(lián)系與溝通不到位，則會導(dǎo)致各種問題的發(fā)生。為此，必須加強(qiáng)各個部門之間的聯(lián)系與溝通，借此來促進(jìn)工程按質(zhì)按量按時完成，從而降低成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：

總而言之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，推動了城市化進(jìn)程的加快，土木工程隨之大幅度增多。然而，由于諸多因素的影響，使得土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量不盡人意，其中又以安全性方面的問題最為突出。為此，必須采取合理可行的措施，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、穩(wěn)定性，以此來延長結(jié)構(gòu)的整體使用壽命，使其能夠創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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