关于土木工程结构设计安全性与经济性的探讨

段改霞

摘 要：近年来，随着社会经济的发展和人们生产生活的需要，土木工程项目的数量越来越多，与此同时发生的工程事故也日益增加，各种工程大楼、公路桥梁事故屡见不鲜，这样的工程不仅浪费了国家大量的人力、物力、财力、更给人们的生命财产安全带来了严重的威胁，在进行土木工程结构设计过程中，首先要确保工程结构的安全性。同时为了获得更大的社会效益和经济效益，还应充分考虑土木工程结构设计的经济性。本文主要对土木工程结构设计中的安全性与经济性进行了分析。

关键词：土木工程；结构设计；安全性；经济性

中图分类号： TB482文献标识码： A

引言

对土木工程进行结构设计，涉及到安全问题和经济成本的问题，也是两个最核心的问题。一方面由于设计或施工管理不善的问题发生了很多事故，例如桥梁的坍塌、地铁的下陷、楼盘的倒塌等造成巨大的经济损失，结构设计问题向土木工程行业提出了严峻的挑战，工程质量的终身制虽然有效地提高行业的整体质量，但是由于设计者的作品缺乏人文性和当代性，在责任的冲击下，影响着建筑结构的安全。另一方面在当前市场经济条件下，如果一味的追求工程结构的安全性和各项使用性能，将会无限制的增加工程投入的成本，导致工程项目的盈利能力不断下降，这些都不利于建设企业和市场经济的稳步发展，因此需要将两者结合起来考虑，在保证安全的基础上达到成本最小化经济利益最大化的目的。

一、当前土木工程结构设计存在问题概述

1、土木工程结构设计安全性与经济性的关系

实际施工中，没有经济性约束的设计会造成结果与投资间的差距增加，提高安全性就会增加成本投入。由此可见安全性与经济性是相互矛盾的两个主题。例如，材料质量是安全性的体现，而安全性的增加也是通过提高材料质量实现的。综合经济要求，设计者需要对材料的性价比来进行考量，衡量经济性的重要指标就是建筑的强度和成本的比较。在这样的要求下，经济性与安全性成为了平衡结构的重要依据。

2、土木工程结构设计存在的问题分析

（1）工程设计的整体牢固性不够。整体的牢固性是建筑质量的生命线，即使在使用过程中，发现局部的质量问题也不影响建筑物的安全性，因为不会出现大面积的坍塌，不至于造成严重的生命财产安全。土木工程的结构的设计一定有自己的冗余度和良好的延展性，这是关系到建筑物整体牢固性的问题，良好的结构设计可以应付各种自然灾害和各种人为失误造成的后果。

（2）抗震能力因素的设计偏小，在一般的建筑结构设计，设计的重柱的横截面积不够大，虽然减低了工程的成本但是容易在外来的压力下受损、开裂等，不仅影响了使用年限，也威胁着建筑安全，经受不住自然灾害的洗礼。

（3）土建结构工程的耐久性安全性差。我国气候环境不同，要求结构设计也应不同，我国面积广大，气候条件不一，如何根据气候条件进行结构设计在相关的法律上也没有明确的规定，缺乏规范性。我国土建结构的设计与规范，把土建结构工程耐久性的重点放在各种荷载作用下的结构强度要求上，而对环境因素的作用的要求则相对考虑的比较少或者基本不考虑。而混凝土结构因刚进的锈蚀导致结构安全事故降低了土建结构的使用寿命的问题十分普遍，不仅设计单位忽视了其严重性，使用者也没有足够的认识，其严重程度已经大过因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害。

（4）结构设计的规范低于国外水平，从结构工程设计的整体性研究，安全涉及到很多方面的因素。建筑结构的最大承载力、牢固性、耐久性等都影响着结构的安全。

二、土木工程结构设计安全性如何提高

1、在设计过程中，应当优先行业内的设计单位进行设计，选择资质高经验丰富的设计单位作为设计主体，这样的设计企业往往具备丰富的经验和先进的设计设备。同时专业人员的素质也相对较高。因此在设计中可以很好的提高设计质量，可为结构设计的安全性提供保障。

2、注重对设计文件的说明。设计文件的细节说明是施工人员进行施工操作的重要提示内容，因为施工人员的素质差异较大，设计者应当注重对这些说明的表述质量，既简单又准确，尤其是在较为复杂上的设计中更应当对每一环节具体设计思路和操作方法加以说明，以此来保证在施工中结构的安全性与设计的安全预期方向一致。

3、在设计中应当对相应的设计理论进行完善和提高，即对一些概念性的设计做比较深入的了解，并保持设计思路清晰，当前概念结构设计已经成为了保证结构安全性的主要设计思想。例如对材料进行选择时，进行全面的安全性評价，同时利用精确地计算对概念设计进行验算，以获得较为稳妥的结构模式，提高建筑的安全性。

4、在设计中做到全面准确。应当利用科学化、系统化的管理对整个结构设计的项目进行细化，将设计的项目和内容进行细致划分，对项目的子项目进行完善和审核，这是为了避免在设计中对某个项目或参数漏算而导致结构的安全性下降所采取的有效手段，所以在设计中应当对整个过程进行细致而严格的管理、监督、审核、确保设计项目完整准确。

5、严格控制设计变更，工程结构设计是一项系统工程，在设计之间相互衔接，每个结构之间都有必然的相互关联。某个结构因为施工条件限制而需要改变，不止是此结构的施工工艺和安全性能会发生改变，更会影响到与之相关的结构性能的变化。所以保证结构设计的安全性时，应对施工中可能出现的问题认真分析，采取多个思路，尽量提供柔性设计，适应现场的施工条件，既要减少变更也要适应某些变更，将影响范围控制在最小。

6、加强过程监管发现问题及时修改，设计文件审核实施后，设计单位与施工单位要保持联系，及时纠正施工人员的理解偏差，对发现的问题要及时核对设计，对于施工人员提出的建议要给予足够的重视。

三、土木工程结构设计经济性如何提高

1、在保证经济性方面可以利用投招标进行设计方案、造价等综合性的评估和选择，即在项目设计前就对经济性进行一定限度的控制，利用专业的设计单位所提出的设计报价形成一个清晰的经济性指标，以此降低成本的浪费。

2、在施工中应协调好各个相关部门的关系，以获取更多准确的基础资料，以此降低成本。土木工程中结构设计涉及到的不仅仅是单纯地施工问题，还需要大量的辅助性资料和工作。例如地址勘察的资料和数据，检验检测数据等，因此设计人员应当再设计中与多个相关部门进行合作，利用全面的资料和数据来辅助提高设计的经济性。因为环境气候、地质结构等因素将对设计的标准和安全需求产生一定的影响，也会影响到结构设计的经济性。

3、在结构设计中应当鼓励设计人员采用灵活的设计思路和方法，不要一味的利用标准图进行设计。采用标准图虽然可以降低设计工作量，加快结构设计的进度。也可以相对减少设计失误率，但此种设计方式往往不利于降低工程结构造价，因为标准图设计是按照相应的安全规范标准进行标准图形选择，而高标准意味着高成本，因此在设计中应当发挥设计人员的能力在设计中利用合理的结构方式既能保证安全又能降低成本。

4、设计中应当控制多个参数设计的问题，如钢筋混凝土结构设计会涉及到较多成本和安全因素，像材料、面积、截面形状、钢筋数量等，这些参数的设计都将影响结构的安全性和经济性。在设计中应当进行多种设计方案的评估与选择，即通过参数的变化和选择进行综合衡量，尽量用主要参数控制经济性和安全性的协调。

结束语：

土木工程结构设计是建筑安全性和经济性的根本保证，在进行建筑工程的结构设计中，坚持安全第一的原则，以安全促进企业的发展，保证建筑设计和施工的经济性，以建筑物的安全性为基础前提，节省成本，减轻企业的经济负担，将二者有效结合起来。利用科学的管理和设计方式才能使得安全性和经济型的和谐统一。同时也应提高设计人员的专业知识和能力，遵守安全设计规范，提高其鉴别质量安全的能力，积累丰富的实战经验，以确保每一个建筑设计结构的安全，切实保障人民生活质量的进一步提高。

参考文献：

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